UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE INGENIERIA QUMICA UNIDAD CURRICULAR: ELECTIVA III (INGENIERA AMBIENTAL) PROFESORA: Ing. Sheila Rivero Tema N 1. Ecologa y recursos naturales Parte III ECOSISTEMA 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 de tipo circular. Un ecosistema puede ser tan grande como el ocano o un bosque, o tan pequeo como un acuario que contiene peces tropicales, plantas verdes y caracoles. Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona litoral, un estuario, un rea de bosque amaznico, etc. Otras definiciones son: Cualquier comunidad bitica ms o menos delimitada que vive en cierto ambiente. Es el conjunto formado por un sustrato fsico (biotopo) y una parte viva (biocenosis).

Un ecosistema esta constituido por componentes biticos y abiticos. Los componentes biticos pueden subdividirse en dos categoras, auttrofos y hetertrofos. TIPOS Y DISTRIBUCIN DE LOS ECOSISTEMAS La primera gran divisin en la que podemos clasificar a los ecosistemas es en:

acuticos areos o terrestres

Esta clasificacin obedece a cul es el medio fluido en el que viven los organismos. Segn que medio sea: agua o el aire, cada uno de ellos presenta una serie de particularidades, de ventajas e inconvenientes. Medios acuticos: En los medios acuticos los problemas principales son el abastecimiento de oxgeno (O 2) y la disminucin de la luz a medida que aumenta la profundidad (hasta llegar a la falta total de iluminacin en las profundidades marinas), y tambin a una escasez relativa de nutrientes, o de la posibilidad de acceder a ellos. Por otra parte, en estos ecosistemas la influencia del clima es mucho menor, ya que las caractersticas propias del agua amortiguan las diferencias de temperatura. El factor limitante suele ser, en los ecosistemas acuticos, el N o el P, que son elementos qumicos que las plantas necesitan. Medios areos o terrestres: En los medios areos los principales problemas son la escasez del agua y tambin la obtencin de nutrientes: el aire no es un medio que pueda contener las sustancias necesarias para la vida. Los organismos que habitan los medios areos se ven obligados a buscar los nutrientes en el sustrato slido, en el suelo y en el agua. Esto hace que se vean ligados al suelo de forma irremediable para la obtencin del sustento. Por ello a este tipo de ecosistemas se los puede llamar tambin terrestres, ya que si bien el medio fluido es el aire, encuentran el alimento en la tierra. Los ecosistemas terrestres estn mucho ms condicionados que los acuticos por los factores climticos. Los sistemas acuticos, areos o terrestres se subdividen a su vez en otros ecosistemas, los cuales se pueden distribuir de la siguiente manera.

De esta manera los ecosistemas se autor regulan y mantienen un equilibrio dinmico, del que no se apartan demasiado. Por esta razn, al estudiar un ecosistema en un momento determinado sabemos que, con toda probabilidad, podr evolucionar en unas direcciones determinadas, siempre que las influencias exteriores no sean suficientemente fuertes como para desequilibrar el sistema de un modo catastrfico. Cuanto ms complejo es un ecosistema, mayor es la cantidad de informacin que contiene y, por tanto, menor es su dependencia del medio externo porque es mayor su capacidad de autorregulacin. Con ello se consigue su objetivo principal, que es la persistencia, la capacidad de sobrevivir y perdurar. TIPOS DE SERES VIVOS EN UN ECOSISTEMA 1. Segn la forma de obtener energa necesaria para realizar sus funciones, los seres vivos se clasifican en: Organismos Auttrofos: Son aquellos que producen sus alimentos, aprovechan la energa del sol para transformarla en energa qumica y as producen sus alimentos. Lo integran todos los vegetales y algas. Organismos Hetertrofos: Son todos aquellos que no pueden fabricar sus propios alimentos. No pueden aprovechar la energa luminosa y por lo tanto obtienen la energa de los alimentos que consumen, es decir, de aquellos fabricados por los vegetales; entre ellos estn los hongos y todos los animales. 2. Segn el tipo de respiracin, los seres vivos se clasifican en: Organismos Aerobios: El oxgeno se puede encontrar en el aire o en el agua, a los organismos que utilizan el oxgeno para realizar su respiracin de les llama Organismos Aerobios. Los peces y algas toman el oxgeno del agua, todos los dems vegetales y animales lo toman del aire. Organismos Anaerobios: Son aquellos que viven donde no existe oxgeno y su respiracin es anaerbica; entre ellos tenemos a las bacterias y levaduras que descomponen substancias y aprovechan la energa liberada para realizar sus funciones vitales. Segn el nmero de clulas que conforman a un organismo se clasifican en: Seres Unicelulares: Constituidos por una sola clula, en general se les llama microorganismos y son seres vivos que cumplen con todas las funciones vitales como crecer, reproducirse, alimentarse, reaccionar ante estmulos del medio ambiente, etc. Como ejemplos tenemos a las bacterias, algunas algas microscpicas, algunos hongos, protozoarios, etc. Seres Pluricelulares: Son todos aquellos formados por millones de clulas y pueden ser terrestres o acuticos, animales o vegetales.

a. Vegetales Son todos aquellos organismos capaces de producir su propio alimento. Generalmente son de color verde debido a un pigmento llamado clorofila, gracias a la cual aprovechan la energa luminosa para transformarla en energa qumica. Vegetales Acuticos: Entre ellos encontramos a las algas multicelulares que presentan un rizoide (raz), as como estructuras llenas de aire para permitir su flotacin y carecen de vasos conductores. Vegetales terrestres: Presentan raz cuya funcin es fijar y absorber, tienen vasos conductores, cutcula para proteger a la planta de la deshidratacin. b. Animales: Son todos aquellos organismos que no pueden fabricar su propio alimento, por lo tanto, para obtener su energa necesaria para realizar sus funciones vitales consumen vegetales, ya sea en forma directa o indirecta, alimentndose de otros animales que a su vez consumen vegetales. La mayora de los animales presentan desplazamiento (movimiento), a excepcin de los corales. Animales Acuticos: Conjunto de animales que nadan activamente, entre ellos estn los peces, pulpos, calamares, tiburones, mamferos marinos, etc. NIVELES DE JERARQUA ECOLGICA Los estudios ecolgicos se realizan a diferentes niveles de jerarqua, los cuales incluyen: individuo, poblacin, comunidad y ecosistema. Individuo stos tienen funciones fisiolgicas y responden a las condiciones ambientales. Los organismos individuales pertenecen a una especie que incluye todos los individuos potencialmente capaces de reproducirse unos con otros y producir cras frtiles. Poblacin. sta consiste en un grupo de individuos de la misma especie en una zona concreta al mismo tiempo. 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. Las poblaciones no son estticas y cambian a lo largo del tiempo, pueden adaptarse a los cambios, evolucionar o extinguirse. Comunidad. Conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven en un rea o hbitats dados y que interactan entre s. El concepto de comunidad es ms estrecho que el de ecosistema e implica necesariamente una ubicacin geogrfica comn y funciones compartidas entre sus miembros. Sin embargo, la comunidad no es independiente del ecosistema; con mucha frecuencia la comunidad no tiene lmites estrictamente definidos. Los organismos que habitan un tronco podrido o las plantas de una quebrada del bosque seco son dos ejemplos de comunidades. Cualquier cambio que afecte o favorezca a una comunidad repercute sobre todos sus miembros, por ello el estudio de una comunidad refleja la situacin de los organismos que la componen. Las poblaciones de las diferentes especies viven juntas, muchas interactuando entre si, formando una comunidad, por ejemplo, en una laguna; una comunidad natural de plantas, animales y microbios formando un sistema vivo caracterstico. Estas interacciones conducen a la formacin de redes alimenticias, una jerarqua de quin se come a quin. Las comunidades tienen lugar en hbitats, que se refiere a la clase de medio fsico o lugar determinado por la topografa, estructura de la vegetacin, geologa y medio circundante (aire o agua), por ejemplo, hbitat de bosque, hbitat de costa marina, etc. algunas especies viven slo en un hbitat, por ejemplo, peces en un lago. Otras pueden usar varios hbitats diferentes, por ejemplo, especies de aves como el cuervo usan los bosques, la costa marina, etc. Dentro de cada hbitat se puede describir para cada especie su sitio dentro de la comunidad: una combinacin de lo que hace y dnde vive; esto se llama el nicho de la especie. Entre especies similares o especies con nichos similares se produce competencia por lo recursos que estn escasos.

FUNCIONAMIENTO DEL ECOSISTEMA El paso de la energa de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena alimentaria determinada, o sea, una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y depredador. El primero es comido por el segundo, el segundo por un tercero y as sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles trficos. Niveles trficos Se llama nivel trfico en ecologa a cada uno de los conjuntos de especies, o de organismos, de un ecosistema que coinciden por el turno que ocupan en la circulacin de energa y nutrientes, es decir, a los que ocupan un lugar equivalente en la cadena trfica. A un nivel de observacin simplificado, la energa qumica almacenada durante la fotosntesis puede viajar por una serie de compartimentos antes de que se disipe por completo. La hierba puede ser consumida por: un saltamontes, el saltamontes por un pjaro, y este pjaro por un ave rapaz mayor. Dependiendo de la eficiencia de la digestin, gran parte de la energa del alimento puede retornar al ambiente como energa no digerida y disponible a otros organismos: Todo organismo utiliza parte de la energa del alimento en el proceso de la respiracin liberando de nuevo el dixido y agua al ambiente, la restante energa puede ser almacenada para utilizarla como fuente de energa para el propio organismo, para sus descendientes o para los depredadores que se alimentan de l. La caracterizacin linear del flujo qumico y de energa a travs de los organismos se denomina cadena trfica o alimentaria Cada organismo de una cadena trfica se halla desplazado de la primera fuente energtica inicial, el sol, por otro nivel alimentario. El nivel alimentario o nivel trfico (trofo en griego significa alimento) de un organismo es su posicin respecto a la entrada inicial de energa a travs de los productores primarios El situar a los organismos en un determinado nivel trfico es una tarea relativamente arbitraria. Evidentemente la mayora de las plantas se encuentran en el primer nivel trfico; fuera de este nivel, sin embargo, una rgida clasificacin de multitud de especies no es posible. El hombre, por ejemplo come vegetales, animales herbvoros e incluso carnvoros de niveles muy superiores como los peces. En realidad muy pocos son los ecosistemas que se organizan como simples cadenas alimentarias ya que la mayora de los animales se alimentan el diferentes niveles trficos y de especies diferentes dentro de cada nivel trfico. Una red alimentaria o trfica est formada por varias cadenas trficas entrelazadas. En al mayora de los ecosistemas, las cadenas alimentarias estn enlazadas en complejas tramas alimentarias, con muchas ramas e interconexiones. Una trama de este tipo puede implicar a ms de cien especies diferentes, y se caracteriza porque los depredadores toman ms de un tipo de presa y cada tipo de presa es explotada por varias especies diferentes de depredadores. La relacin de cualquier especie con otra en esta trama alimentaria es una dimensin importante de su nicho ecolgico.Pueden reconocerse dos tipos bsicos de redes trficas: las redes trficas herbvoras que se organizan sobre consumidores que comen directamente tejido vegetal vivo; y las redes trficas detritivoras que se basan en consumidores que se alimentan de tejidos vegetales y animales muertos. Aunque los flujos qumico y energtico constituyen procesos que van paralelos, una vez que la energa ha sido captada en forma de molculas estables por los organismos fotosintticos, parte de ella se disipa en forma de calor en cada paso de la cadena trfica. Simultneamente, los elementos qumicos se liberan de nuevo al medio donde se pueden utilizar de nuevo por los productores u otros organismos. Por lo tanto, aunque el flujo de energa es unidireccional, la mayora de los elementos qumicos son reciclados en el ecosistema. El mantenimiento de cualquier ecosistema depende del constante aporte de energa y el reciclado de los elementos qumicos. La constante necesidad de un aporte de energa es consecuencia de las leyes de la termodinmica. Productores primarios El primer nivel trfico de una trama alimentaria siempre esta ocupado por un productor primario. En tierra, el productor primario habitualmente es una planta; en ecosistemas acuticos, habitualmente, un alga. Estos organismos fotosintticos usan energa lumnica para hacer carbohidratos u otros compuestos, que luego se transforman en fuentes

de energa qumica. Los productores primarios sobrepasan en peso a los consumidores: el 99% de toda la materia orgnica del mundo vivo esta constituida por plantas y algas. Consumidores Son los hetertrofos, aquellos organismos que fabrican materia orgnica partiendo de la materia orgnica que obtienen de otros seres vivos; fabrican sus componentes orgnicos propios a partir de los ajenos. Los consumidores pueden a su vez proporcionar materia orgnica a otros, cuando son consumidos o cuando son aprovechados, por ejemplo, sus residuos. Segn esto los consumidores se pueden clasificar en: Consumidores primarios o herbvoros:

La energa ingresa al mundo animal por medio de los herbvoros, animales que comen plantas o algas. Un herbvoro puede ser una oruga, un elefante, un erizo de mar, un caracol o un ratn de campo; cada tipo de ecosistema tiene su complemento caracterstico de herbvoros. Del material orgnico consumido por los herbvoros, gran parte se elimina sin digerir. La mayora de la energa qumica del alimento digerido se utiliza para mantener los procesos metablicos del animal e impulsar sus actividades cotidianas; la bsqueda de alimento, la ingestin y digestin de este, el apareamiento y el cuidado de la progenie, la huida de los depredadores, etc. Aunque esta energa se describe como "perdida" por respiracin, es importante comprender que, para el organismo individual, esta es la energa esencial de la cual depende su vida. Una fraccin de energa qumica consumida por el herbvoro se convierte en nueva biomasa animal. El incremento de biomasa animal es la suma del incremento en peso de los animales individuales mas el peso de la nueva progenie. Representa la energa disponible para el siguiente nivel trfico. En conclusin, la red alimenticia es el patrn real de consumo de alimentos en un ecosistema natural. Un organismo determinado puede nutrirse desde muchos niveles trficos, con lo cual da origen a una serie compleja y entrelazada de transferencias de energa. Consumidores secundarios o carnvoros:

El nivel de consumidores secundarios, esta constituido por carnvoros, animales que comen de otros animales. El carnvoro que devora a un herbvoro puede ser un len, una carpa, una estrella de mar, un petirrojo o una araa. En cada caso, solo una pequea parte de la sustancia orgnica del cuerpo del herbvoro se incorpora al cuerpo del carnvoro. Algunas cadenas trficas tienen terceros y cuartos niveles de consumidores, pero, independientemente del ecosistema, cinco eslabones son habitualmente el lmite. Un estudio de 102 depredadores mximos (animales de la cspide de la cadena, libres de depredacin) demostr que habitualmente solo hay tres eslabones (cuatro niveles) en una cadena alimentaria -de planta a herbvoro, a carnvoro, a carnvoro-. Para un solo depredador mximo haba mas de 5 eslabones (6 especies) implicados. Con cada nivel trfico mas alto hay una disminucin en la cantidad total de energa almacenada en la biomasa animal y, por lo tanto, a disposicin de otros consumidores. Detritvoros o descomponedores

Los detritvoros son organismos que viven de los desechos, o detritos, de una comunidad hojas, ramas y troncos de rboles muertos, de las races de plantas anuales, heces, esqueletos y hasta exoesqueletos mudados por los insectos-. Incluyen a carroeros grandes como los buitres, chacales, cangrejos, y lombrices de tierra, as como descomponedores, tales como los hongos y las bacterias. Los carroeros pueden ser considerados como consumidores que utilizan presas muertas en lugar de presas vivas. Los descomponedores tambin son consumidores, pero con una diferencia: han desarrollado especializaciones que les permiten explotar fuentes de energa qumica, tales como productos de desecho celulsicos y nitrogenados, que pueden ser utilizados por los animales. En una comunidad de selva, ms del 90% de la produccin primaria neta es consumida finalmente por detritvoros en lugar de herbvoros. Parte de esa energa fluye a travs de la red trfica por intermedio de consumidores que se alimentan de detritvoros, mientras que el resto se utiliza en los procesos metablicos de los propios detritvoros. Como

resultado, esencialmente toda la energa almacenada en la materia orgnica solo queda sin ser utilizada cuando es atrapada en un ambiente tal como una turbera muy cida, en el que ni puede vivir la mayora de los detritvoros. PIRAMIDE DE ENERGIA

Una pirmide de energa es la representacin grfica de los niveles trficos (alimenticios) por los cuales la energa proveniente del Sol es transferida en un ecosistema. A groso modo podemos decir que la fuente absoluta de energa para los seres vivientes en la Tierra es el Sol. La energa que el Sol emite actualmente es de 1366.75 W/m^2 (hace 400 aos era de 1363.48 W/m^2). Cuando se realizaron los estudios de la captacin de energa por los organismos productores la Irradiacin Solar (IS) era de 1365.45 W/m^2. Actualmente, la energa aprovechable por los organismos fotosintticos es de 697.04 W/m^2; sin embargo, los organismos fotosintticos solo aprovechan 0.65 W/m^2 y el resto se disipa hacia el entorno no bitico (ocanos, suelos, atmsfera), y de ah, al espacio sideral y al Campo Gravitacional. La atmsfera absorbe 191.345 W/m^2, manteniendo as la temperatura troposfrica mundial en los hospitalarios 35.4 C (95.72 F). En el diagrama, las cantidades en los recuadros verdes a la izquierda de la pirmide representan la energa que aprovecha cada individuo. Por ejemplo, la cantidad que aprovechan los herbvoros es cuando ingieren un gramo de material orgnico procedente de los organismos fotosintticos. Cada cantidad subsiguiente (cuadrados verdes) en la pirmide (hacia la cspide) es la energa que se obtendra por cada gramo de material orgnico del nivel subyacente. LEYES TERMODINMICAS Y SU RELACION CON LA PIRMIDE DE ENERGALa primera ley de la termodinmica seala que la energa no se crea ni se destruye sino que se transforma. La segunda ley de la termodinmica ensea que cuando la energa se transforma de un tipo en otro disminuye la cantidad til, pues una parte se disipa en forma de calor. Solo un 3% de la energa solar que les llega a las plantas es fijada por la fotosntesis en forma de enlaces moleculares. El animal que consume la planta libera la cantidad de energa por ella fijada perdiendo una parte en forma de calor. Si ste animal es devorado por otro liberar de nuevo esa energa, utilizando una parte y desperdiciando, de nuevo, otra porcin en forma de calor. De tal manera que la energa til va disminuyendo en la pirmide alimentaria y, por tanto, el nmero de depredadores se ir haciendo cada vez menor.

RELACIONES DENTRO DE UNA COMUNIDAD Entre las interrelaciones podemos distinguir tres tipos de relaciones: aquellas en que el efecto de la interaccin es positivo para las especies involucradas, aquellas en que no existe influencia de los individuos de una poblacin sobre los de otra poblacin y aquella relacin en que las especies se perjudican de la relacin interespecfica.

Las relaciones interespecficas son: Neutralismo; los organismos coexisten sin competir por recursos en el mismo hbitat. No existe influencia de uno sobre el otro. Mutualismo; ambas especies se benefician de la asociacin no pudiendo vivir de manera independiente. Es una asociacin obligada. Comensalismo; una especie se beneficia y la segunda no es afectada. Protocoperacin; ambas especies se benefician de la relacin pero pueden vivir independientemente una de otra. La asociacin no es obligatoria. La relacin es positiva para ambas especies. Competencia; los organismos compiten por los mismos recursos, afectando una el desarrollo de la otra. La relacin es negativa para ambas especies. Antagonismo; una poblacin inhibe a la otra mediante la produccin de sustancias inhibidoras (alelopata) o mediante otro mecanismo. Una poblacin se ve afectada mientras que la otra no se ve necesariamente influenciada por esta relacin. La relacin es negativa para una poblacin e indiferente o positiva para la otra. Depredacin; una especie elimina a la otra. La relacin es positiva para una poblacin y negativa para la otra. Parasitismo; el hospedero es explotado por el parsito durante largo tiempo. El parsito puede o no morir a consecuencia de esta relacin. La relacin es positiva para una poblacin y negativa para la otra. BIODIVERSIDAD Ley de Biodiversidad (1997) Variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, ya sea que se encuentren en ecosistemas terrestres, marinos, areos, acuticos y otros complejos ecolgicos. Comprende la diversidad dentro de cada especie y tambin entre las especies y ecosistemas de los que forman parte. Tambin se incluye en ese concepto los elementos intangibles que surgen de todo conocimiento, innovacin y prctica tradicional, individual y colectiva con valor real o potencial asociado a los recursos bioqumicos y genticos, protegido o no por los sistemas de propiedad intelectual o sistemas sui generis de registro.