REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIACOLEGIO UNIVERSITARIO MONSEOR DE
TALAVERAEDUCACIN AMBIENTALRAMN MATOS
AMBIENTE, Y SU DINAMICA
Anmary BarretoCI.: 22.035.939Diseo grfico publicitarioMencin
Tcnico
Caracas, 30 de septiembre de 2014. LOS SISTEMAS. LA TEORA DE
SISTEMAS.Un sistema es un conjunto de partes o deacontecimientos
que son interdependientes e interaccionan, por lo que puede ser
considerado como un todo sencillo. Es un conjunto de elementos y
las interrelaciones entre ellos, en el que interesa considerar
fundamentalmente el comportamiento global. En un sistema se
comprueba que el todo es ms que la suma de sus partes; as por
ejemplo, un televisor montado es ms complejo que sus partes sueltas
(cables, tornillos, pantalla), ya que sueltas carecen de funcin. Si
slo me fijo en sus elementos carece de significado y no se puede
explicar el fenmeno. Las interacciones entre los elementos del
sistema ponen de manifiesto las llamadas propiedades emergentes que
surgen del comportamiento global (al darse la interaccin de los
elementos del televisor aparece una nueva propiedad: el televisor
funciona da imgenes y sonido, esta propiedad que antes no tenan los
elementos por separado es una propiedad emergente). Por tanto, para
estudiar los sistemas se utiliza el enfoque holstico, ya que
considera el comportamiento global que tiene funciones (propiedades
emergentes) que no aparecen en sus componentes por separado.
Ejemplos de sistemas: lago, bosque, ciudad de Murcia, moto, farola,
lavadora, mar Mediterrneo, pradera del Serengeti, Espaa, planeta
Tierra, hormigueroUn sistema puede ser un reloj; cada una de sus
piezas no tiene funcin determinada, pero adecuadamente colocadas
pueden cumplir la misin de dar lahora. Otro sistema puede ser
unacharca, unaclula, unrbol, un aeroplano. Cada unode ellos tiene
una serie de elementos que unidos adquiere una misin o propiedades
que no tendran si no estuvieran juntos. Cada sistema estformadopor
componentesllamados elementos. Si existe relacin especial entre dos
o varios elementos del sistema, a dichos elementos se les denominan
subsistema.
Modelos de sistemasEl estudio de los sistemas puede hacerse segn
el modelo de caja negra o el de caja blanca. El primero es el ms
utilizado en ciencias medioambientales, ya que es mucho ms
sencillo. Un modelo de caja negra slo considera lo que entra en ese
sistema y lo que se produce desde l. Cuando observamos los
subsistemas que existen en el interior de un sistema nos estamos
basando en un enfoque en caja blanca, ya que pasamos a observar y
analizar su contenido.-Caja Negra Se utiliza para estudiar las
relaciones de un sistema con el exterior sin tener en cuenta lo que
sucede dentro del sistema. Se simboliza con una caja negra de la
que entran y salen flechas.-Caja BlancaA diferencia del modelo de
caja negra, en el modelo de sistema de caja blanca no slo interesa
lo que entra y sale del sistema, sino que tambin estudia lo que
sucede dentro del sistema. Para estudiar lo que sucede dentro del
sistema se marcan las variables que componen el sistema y se
relacionan mediante flechas (usando el modelo de relaciones
causales). Ejemplo: en el sistema de un lago las variables seran
entre otras: nmero de peces, cantidad de algas, salinidad del agua,
contenido de oxgeno en el agua, y las relaciones mediante flechas
seran por ejemplo algas oxgeno disuelto en el
aguaLasrelacionescausalessonaquellasdecausa-efectoestablecidasentredosomselementos;nospermitirconocerelcomportamiento
de un sistema dinmico concreto. Las relaciones simples pueden ser
directas o inversas. Las directas son aquellas en las queel
incremento o disminucin deun elemento causa un incremento o
disminucin del otro elemento, respectivamente. Sern relaciones
inversas aquellas en las que el incremento del elemento implica la
disminucin del otro o viceversa. Las relaciones sern encadenadas si
existen ms de dos variables o elementos que se leen de forma
independiente, dos a dos: cuando A aumenta, B disminuye; cuando B
aumenta, C aumenta. Para simplificarla podemos reducirlas a una
sola relacin con dos elementos, contando el nmero de relaciones
negativas existentes. Si es par, la relacin resultante ser
positiva. Si es impar, la relacin ser negativa.Las relaciones
complejas o retroalimentaciones son las acciones de un elemento
sobre otro que impliquen a su vez que este ltimo acta sobre el
primero, como la pescadilla que se muerde la cola. La
retroalimentacinpositiva es aquella segn la cual al incrementar A
incrementa B, y viceversa. Por ejemplo, si aumenta la poblacin,
tambin lo har la tasa de natalidad; pero al aumentarla natalidad
tambin crecer la poblacin. Por tanto se crea un incremento
desbocado. El resultado matemtico de repetir esta operacines la
curva conocida como exponencial creciente. La
retroalimentacinnegativa se da en los casos en que al incrementarse
A se incrementa B, pero el incremento de B hace disminuir a A. La
realimentacin negativasirve decontrapunto albucle
derealimentacinpositivo, yes
elestabilizadordelossistemas.Latasademortalidadylapoblacinconstituyenunbuclederealimentacin
negativo, pues si se incrementa la poblacin, la tasa de mortalidad
aumenta, pero si aumenta la mortalidad, disminuye la poblacin. En
este caso la curva es la exponencial decreciente. En la naturaleza,
el crecimiento exponencial es poco realista, ya que la poblacin no
podr crecerodecrecerindefinidamente. Dinmica de sistemasPara
estudiar los sistemas se utiliza el enfoque holstico, mediante una
metodologa conocida como dinmica de sistemas que se basa en
observar y analizar las relaciones e interacciones existentes entre
las partes del objeto de nuestro estudio, recurriendo al uso de
modelos. (Todo esto se ver en el siguiente apartado). Las
principales relaciones entre los elementos del sistema son los
intercambios de materia, de energa e informacin. Tipos de
sistemasUna distincin vital entre los sistemas serefiere a sistos
realizan intercambios de materia y energa conel exterior.-Existen
sistemas abiertos si se producen entradas y salidas de materia y
energa. Por ejemplo, en una ciudad entra y sale energa; adems entra
materia y salen desechos. Prcticamente todos los ecosistemas
terrestres y marinos son de este tipo. -Los sistemas cerrados son
aquellos en los que no existen intercambios de materia, pero s de
energa. Por ejemplo, en una charca entra energa solar y sale calor,
pero la materia es la que existe dentro y se reconvierte. Tambin se
pueden considerar de este tipo un lago sin aporte fluvial, una isla
apartada, el mismo planeta Tierra a pesar del aporte ocasional de
meteoritos. Tambin puede ser un magma rodeado de rocas resistentes
a la fusin pues slo intercambia calor con las mismas. -En los
sistemas aislados no existe intercambio de materia ni de energa. No
hay ningn sistema aislado en la Tierra, pero sepodra considerar al
Universo u sistema de este tipo. Los sistemas naturales, son
sistemas homeostticos caracterizados por las fuertes interacciones
existentes entre el sistema y el exterior; este exterior es muy
cambiante y tendente a la entropa (desorden del medio) y el sistema
de los seres vivos tiende a mantenerse homogneo. Esta caracterstica
permite a los seres vivos mantener una cierta independencia del
exterior.Ejemplo: Sistema abiertoSistema cerradoSistema aislado
CADENAS Y REDES ALIMENTICIAS.Las relaciones ms importantes que
se establecen entre las poblaciones de un ecosistema: las cadenas y
redes alimenticias, y las interrelaciones que se dan entre los
seres vivos estn vinculadas con la biosfera y los niveles de
organizacin de sus componentes como poblaciones, comunidades
biolgicas y ecosistemas. Las relaciones ms importantes que se
establecen entre las poblaciones de un ecosistema tienen como
finalidad principal obtener alimento, estas relaciones reciben el
nombre de cadenas alimenticias. Una cadena alimenticia es una
representacin simplificada de la interaccin que se establece en la
naturaleza de la accin de comer, en la cual la materia y la energa
se van traspasando de un organismo a otro.
En el funcionamiento de los ecosistemas no ocurre desperdicio
alguno: todos los organismos, muertos o vivos, son fuente potencial
de alimento para otros seres. Un insecto se alimenta de una hoja,
un ave come el insecto y est es a la vez devorada por un ave rapaz
u otro animal carnvoro.
El flujo de energa:corresponde a la energa que se va
transportando desde los vegetales hacia los otros seres vivos,
animales herbvoros y de aquellos carnvoros que se alimentan su vez
de los herbvoros.Circulacin de materia:en las cadenas alimentarias,
la materia se traspasa de un organismo a otro por la interaccin que
se produce entre ellos.Al morir los organismos, stos son consumidos
por losdescomponedoresque los transformarn en sustancias
inorgnicas. Estas sustancias sern aprovechadas nuevamente por
diferentes individuos de la poblacin lo que garantiza que el ciclo
o cadena no se rompa. Cada individuo que conforma una poblacin es
un eslabn de la cadena alimenticia. Estas relaciones entre los
distintos individuos de un ecosistema constituyen la cadena
alimentarla. Cada una de las diferentes poblaciones que forman una
cadena alimentaria es un eslabn de dicha cadena.
-Los eslabonesLa cadena alimenticia tiene distintos eslabones,
cada uno de estos eslabones recibe un nombre, dependiendo del rol
que cumple en ella. Siempre el primer eslabn corresponde a los
vegetales ya que ellos son organismosauttrofos, porque son capaces
de fabricar su propio alimento. Por lo tanto se denominan
tambinproductores.Estos seres vivos elaboran sus alimentos con la
energa solar, sales minerales del suelo y agua.
El segundo eslabn corresponde a losanimales herbvoros, que
consumen vegetales. Por ser los primeros animales que se alimentan
en la cadena, se denominan consumidores primarios y estn
representados por los animales que se alimentan exclusivamente de
plantas como las vacas, los conejos, venados, cebras, calamares,
tortugas.
El tercer eslabn se denominacarnvoro. Como es el primer
organismo que se alimenta de carne, se llamacarnvoro de primer
orden; y como es el segundo animal en la cadena, se le denomina
consumidor de segundo orden. Estos animales se alimentan de otros
animales por lo general herbvoros. Tambin se les
denominandepredadores, pues deben cazar su presa para poder
sobrevivir. Como ejemplo tenemos el tigre, el gato, el len, las
serpientes, etc.
Para cerrar la cadena y asegurar el flujo de la materia y
energa, existe un eslabn muy importante: los descomponedores,
organismos que viven en el suelo y que estn encargados de
descomponer o degradar a los organismos muertos o los restos de
ellos para reintegrar al ambiente las sustancias que los forman.
Son descomponedores los hongos y bacterias.
La cadena se puede representar de la siguiente manera:
Redes AlimentariasLa cadena alimenticia es una representacin,
pero en la realidad lo que existe son redes de cadenas que se
entrecruzan. Una red alimenticia es un conjunto de cadenas
alimenticias que se entrecruzan porque tienen eslabones comunes. De
la imagen a la izquierda se puede deducir que la interaccin es muy
compleja porque un mismo individuo puede servir de alimento a
varios animales.
-Interrelaciones de los seres vivosLas poblaciones tienen
distintos tipos de interacciones. En algunas de ellas ambos seres u
organismos salen beneficiados, en otras una tiene beneficios y la
otra no. En las distintas comunidades se pueden dar diversas
categoras de relaciones con el fin de satisfacer necesidades bsicas
como por ejemplo la alimentacin, el abrigo y el transporte. A
continuacin se vern algunas.
-CompetenciaEs la disputa que se produce entre dos o ms seres
vivos por algo que no se encuentra en cantidades suficientes para
todos en la naturaleza. En los vegetales la competencia se produce
por el agua, sales minerales y adems por la luz, factor fundamental
para su vida. En los animales la competencia puede ocurrir por el
alimento, la hembra, agua, lugar donde vive, entre otros.
Generalmente, como resultado final de la competencia un individuo
se beneficia y el otro sale perjudicado. Con el smbolo + se
identifica al ganador y con el - al perdedor.
-Predacin o depredacinCorresponde a una relacin que se establece
entre dos especies, donde una de ellas persigue, caza y mata a la
otra especie. El primero se llama depredador o predador y el
segundo corresponde a la vctima o presa.Este tipo de relacin es
violenta y en este caso siempre existe un ganador (+) y un perdedor
(-). En la naturaleza este tipo de relacin establece un control
natural en relacin con el nmero de individuos de cada especie.
Como ejemplo de esto en el mundo animal estn los depredadores
como: el len, lobo, coyote, perro salvaje, puma y tigre. Y se
definen como presas a los ciervos, conejos, antlopes, cebras,
venados, gacelas y las cras de cualquier animal. En estos casos, el
depredador es un animal carnvoro, es decir, se alimenta de
carne.
-ParasitismoRelacin que se establece entre un individuo que vive
dentro o fuera de otro organismo, causndole dao, pero no
necesariamente la muerte. El organismo que se alimenta se llama
parsito y el organismo al cual se le causa dao se llama husped. En
esta relacin, el parsito sale beneficiado de la relacin (+) que
para el husped es negativa (-).Existen parsitos que viven fuera del
organismo y se llaman ectoparsitos, otros lo hacen en el interior
del husped y se llaman endoparsitos.
Se consideran ectoparsitos la pulga, zancudo, garrapata.
Endoparsitos: la triquina, lombriz solitaria y las tenias. En la
vida domstica se encuentra mucho el parasitismo, por ejemplo,
perros y gatos son parasitados por pulgas, garrapatas o parsitos
internos.
-MutualismoTal como su nombre lo indica, en este tipo de
interaccin las dos especies viven juntas y se ayudan mutuamente.
Como resultado de esta interaccin la relacin se simboliza positivo
(+) para ambas especies. Algunos ejemplos de este tipo de relacin
son
Los lquenes:organismos que viven adheridos a las grietas de las
rocas o bien en las cortezas de los rboles. Su organismo est
formado por la asociacin obligatoria de un alga con un hongo. El
alga realiza fotosntesis y elabora el alimento el cual es til
tambin para el hongo, por su parte, el hongo aporta la proteccin y
un medio estable para crecer.La relacin entre las plantas y
animales domsticos con el ser humano. Esta relacin es beneficiosa
para ambos organismos. El ser humano cuida de ellos y ellos le
proporcionan al hombre alegra y compaa, y en algunos casos
proteccin.
-ComensalismoRelacin que se establece entre individuos de
especies diferentes, en la cual uno de ellos resulta beneficiado y
al otro no le afecta. La relacin que existe entre los pjaros y los
rboles es un ejemplo de comensalismo. Los pjaros se benefician
porque pueden construir sus nidos en los rboles y los rboles no se
ven afectados en forma significativa.En este tipo de interaccin el
individuo que sale beneficiado se llama comensal. La relacin
resulta positiva (+) para el comensal, y neutra ( 0 ) para el otro
participante.
CICLOS
Ciclo del OxgenoCiclo del oxgeno esciclo biogeoqumicoeso
describe el movimiento deoxgeno en y entre sus tres depsitos
principales:atmsfera(aire),biosfera(cosas que viven),
ylitosfera(Corteza de tierra). El factor que conduce principal del
ciclo del oxgeno esfotosntesis, que es responsable de la atmsfera y
de la vida de la tierra moderna como la sabemos. El oxgeno es un
componente muy importante del aire y que se requiere para mantener
la vida.
El oxgeno participa en muchasreaccionesfundamentales para
sostener la vida, es el aceptor final de los electrones en
lacadenarespiratoria que es la mxima suministradora deenerga en
losorganismosaerobios(son los que consumen oxgeno).
Lafotosntesises elprocesofundamental por el que losvegetales
producensu propio alimento (es decir son auttrofos). Para poder
llevar a cabo lafotosntesis, los cloroplastos (en
lasplantasverdes), captan bixido de carbono(que contiene oxgeno
ycarbono) del medio ambiente, agua, y finalmente, utilizando
enzimas y laenerga luminosa, producen:oxgeno y glucosa.
Eloxgenoproducido en lafotosntesissale enformade gas y es el que
se encuentraen el aire. Es introducido por todos
losorganismosaerobios, dondeentra en lacadenarespiratoria como
aceptor final de electrones para formar agua que es llamada agua de
oxidacin y es eliminada por los seres vivosen el sudor, la orina,
las lgrimas etc. El bixido decarbono(que tambin contiene oxgeno),
es producto dereaccionescatablicas aerobias y es expulsado por
losorganismosaerobiosy reciclado por lasplantasde la
formaantesvista.Este oxgeno que seencuentraen el aire,tambin es
utilizado por el hombre en susreaccionesde combustin, que como se
haba visto anteriormente, producenbixido decarbonoquetambin se
recicla en lafotosntesis.
De estaformaexiste una circulacin constante de oxgeno y una
especie de simbiosis entre losorganismosque respiran oxgeno y
lasplantas,dondelos organismosaerobiosutilizan el oxgeno de
lasplantaspara su metabolismo yproducenbixido decarbonoque es
aprovechado por lasplantaspara producir oxgeno y
nutrientes.-Depsitos y flujosEl depsito en gran medida ms grande
del oxgeno de la tierra est dentro del silicato y del
xidomineralesdecortezaycapa(99.5%). Solamente una porcin pequea se
ha lanzado como oxgeno libre a la biosfera (0.01%) y a la atmsfera
(0.36). La fuente principal del oxgeno dentro de la biosfera y de
la atmsfera es la fotosntesis, que analiza el bixido y el agua de
carbono para crear las azcares y el oxgeno:6CO2+ 6H2 C de O + de la
energa6H12O6+ 6O2Los organismos de Photosynthesizing incluyen la
vida de planta de las reas de la tierra as comophytoplanktonde los
ocanos. El infante de marina minsculo
cyanobacteriumProchlorococcusfue descubierto en 1986 y explica ms
que la mitad de la fotosntesis del ocano abierto.
Una fuente adicional del oxgeno atmosfrico viene dephotolysis,
por el que alta energaultravioletala radiacin analiza el agua y el
nitrito atmosfricos en los tomos componentes. Los tomos libres de H
y de N se escapan en el espacio que sale de O2en la atmsfera:2H2 de
O + de la energa 4H + O22N2 de O + de la energa 4N + O2La manera
principal que el oxgeno se pierde de la atmsfera est va
respiracinydecaimiento, mecanismos en los cualesanimalvida
ybacterias consuma el oxgeno y lance el bixido de carbono.Porque
los minerales lithospheric se oxidan en oxgeno, producto qumico
desgastede rocas expuestas tambin consume el oxgeno. Un ejemplo de
la qumica superficial del desgaste por la accin atmosfrica es
formacin dehierro-xidos(moho):4FeO + 3O2 2Fe2O3-Almacenador
intermediario redox mineralEl oxgeno tambin se completa un ciclo
entre la biosfera y la litosfera. Los mamferos marinos en la
biosfera creancarbonato de calciomaterial de la cscara (CaCO3) que
es rico en oxgeno. Cuando el organismo muere su cscara se deposita
en el piso y en un cierto plazo enterrada mar bajo de crear
piedraroca de la litosfera. Los procesos del desgaste por la accin
atmosfrica iniciados por los organismos pueden tambin liberar el
oxgeno de la litosfera. Las plantas y los animales extraen los
minerales nutrientes de rocas y lanzan el oxgeno en el
proceso.-Capacidades y flujos del depsito del oxgenoLas tablas
siguientes ofrecen estimaciones de las capacidades y de los flujos
del depsito del ciclo del oxgeno. Estos nmeros se basan sobre todo
en estimaciones de (Walker, J.C.G.):Tabla 1: Depsitos importantes
implicados en el ciclo del oxgeno.DepsitoCapacidad(kilogramo
O2)Flujo In/Out(kilogramo O2por ao)Residencia Tiempo(aos)
Atmsfera1.4 * 101830.000 * 10104,500
Biosfera1.6 * 101630.000 * 101050
Litosfera2.9 * 102060 * 1010500.000.000
Tabla 2: Aumento y prdida anuales del oxgeno atmosfrico
(unidades de 1010kilogramo O2por ao)Aumentos
Fotosntesis (tierra)Fotosntesis (ocano)Photolysis de
N2OPhotolysis de H2O16,50013,5001.30.03
Aumentos del total~ 30,000
Prdidas - respiracin y decaimiento
Respiracin aerobiaOxidacin microbianaCombustin del combustible
fsil (anthropogenic)Oxidacin fotoqumicaFijacin del N2 de
LightningFijacin del N2 de Industry (anthropogenic)Oxidacin de
gases volcnicos23,0005,1001,20060012105
Prdidas - desgaste por la accin atmosfrica
Desgaste por la accin atmosfrica qumicoReaccin superficial de
O35012
Prdidas totales~ 30,000
-OzonoLa presencia del oxgeno atmosfrico ha conducido a la
formacin deozonoycapa de ozonodentro deestratosfera. La capa de
ozono es extremadamente importante para la vida moderna pues
absorbe daosoultravioletaradiacin:O2+ uv 2O de la energaO + O2
O3
Ejemplo:
Ciclo hidrolgicoElciclo hidrolgicoociclo del aguaes el proceso
de circulacin delaguaentre los distintos compartimentos de
lahidrsfera. Se trata de unciclo biogeoqumicoen el que hay una
intervencin mnima dereacciones qumicas, y el agua solamente se
traslada de unos lugares a otros o cambia deestado fsico. El agua
de la hidrsfera procede de la desfragmentacin del metano, donde
tiene una presencia significativa, por los procesos delvulcanismo.
Una parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos
ocenicos de los que forma parte cuando stos acompaan a la litsfera.
La mayor parte de la masa del agua se encuentra en formalquida,
sobre todo en losocanosymaresy en menor medida en forma deagua
subterrneao de agua superficial (enrosyarroyos). El segundo
compartimento por su importancia es el del agua acumulada
comohielosobre todo en loscasquetes glaciaresantrticoygroenlands,
con una participacin pequea de losglaciares de montaa, sobre todo
de laslatitudesaltas y medias, y de labanquisa. Por ltimo, una
fraccin menor est presente en laatmsferacomovaporo, enestado
gaseoso, comonubes. Esta fraccin atmosfrica es sin embargo muy
importante para el intercambio entre compartimentos y para la
circulacin horizontal del agua, de manera que se asegura un
suministro permanente a las regiones de la
superficiecontinentalalejadas de los depsitos principales.El ciclo
del agua tiene una interaccin constante con elecosistemaya que los
seres vivos dependen de este elemento para sobrevivir.Y a su vez
ayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo
hidrolgico presenta cierta dependencia de una atmsfera
pococontaminaday de un grado de pureza del agua para su desarrollo
convencional, y de otra manera el ciclo se entorpecera por el
cambio en los tiempos de evaporacin, condensacin.Los principales
procesos implicados en el ciclo del agua son:1.Evaporacin:El agua
se evapora en la superficie ocenica, sobre la superficie terrestre
y tambin por los organismos, en el fenmeno de
latranspiracinenplantasysudoracinenanimales. Los seres vivos,
especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se
incorpora a la atmsfera. En el mismo captulo podemos situar
lasublimacin, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en
la superficie helada de los glaciares o labanquisa.2.Condensacin:El
agua en forma de vapor sube y se condensa formando lasnubes,
constituidas por agua en pequeas gotas.3.Precipitacin:Se produce
cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfran acelerndose
la condensacin y unindose las gotitas de agua para formar gotas
mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en
razn a su mayor peso. La precipitacin puede ser slida (nieve o
granizo) o lquida (lluvia).4.Infiltracin:Ocurre cuando el agua que
alcanza el suelo, penetra a travs de susporosy pasa a ser
subterrnea. La proporcin de agua que se infiltra y la que circula
en superficie (escorrenta) depende de lapermeabilidaddelsustrato,
de la pendiente y de lacobertura vegetal. Parte del agua infiltrada
vuelve a la atmsfera por evaporacin o, ms an, por la transpiracin
de las plantas, que la extraen con races ms o menos extensas y
profundas. Otra parte se incorpora a los acuferos, niveles que
contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterrnea
alcanza la superficie all donde los acuferos, por las
circunstancias topogrficas, intersecan (es decir, cortan) la
superficie del terreno. 5.Escorrenta:Este trmino se refiere a los
diversos medios por los que el agua lquida se desliza cuesta abajo
por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente
secos, incluidos la mayora de los llamadosdesrticos, la escorrenta
es el principalagente geolgico de erosiny de transporte
desedimentos. 6.Circulacin subterrnea:Se produce a favor de
lagravedad, como la escorrenta superficial, de la que se puede
considerar una versin. Se presenta en dos modalidades:Primero, la
que se da en la zona vadosa, especialmente en rocaskarstificadas,
como son a menudo lascalizas, y es una circulacin siempre pendiente
abajo.Segundo, la que ocurre en los acuferos en forma de agua
intersticial que llena los poros de una rocapermeable, de la cual
puede incluso remontar por fenmenos en los que intervienen
lapresiny lacapilaridad.7.Fusin: Este cambio de estado se produce
cuando la nieve pasa a estado lquido al producirse el
deshielo.8.Solidificacin:Al disminuir latemperaturaen el interior
de una nube por debajo de 0 C, el vapor de agua o el agua misma se
congelan, precipitndose en forma de nieve o granizo, siendo la
principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la
nieve se trata de una solidificacin del agua de la nube que se
presenta por lo general a baja altura. Al irse congelando la
humedad y las pequeas gotas de agua de la nube, se forman copos de
nieve, cristales de hielo polimrficos (es decir, que adoptan
numerosas formas visibles almicroscopio), mientras que en el caso
del granizo, es el ascenso rpido de las gotas de agua que forman
una nube lo que da origen a la formacin de hielo, el cual va
formando el granizo y aumentando de tamao con ese ascenso. Y cuando
sobre la superficie del mar se produce unamanga de agua(especie de
tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando est muy
caldeada por elsol) este hielo se origina en el ascenso de agua por
adherencia del vapor y agua al ncleo congelado de las grandes gotas
de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por
lo que nunca se termina, ni se agota el agua.
Ejemplo:
Ciclo del fsforo El fsforo es un componente esencial de los
organismos. Forma parte de loscidos nucleicos(ADN y ARN); delATPy
de otras molculas que tienen PO43-y que almacenan la energa qumica;
de losfosfolpidosque forman las membranas celulares; y de
loshuesosydientesde los animales. Est en pequeas cantidades en las
plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los
animales hasta el 1% de su masa puede ser
fsforo.Sureservafundamental en la naturaleza es la corteza
terrestre. Por meteorizacin de las rocas o sacado por las cenizas
volcnicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas.
Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del
que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que
tardarn millones de aos en volver a emerger y liberar de nuevo las
sales de fsforo.Otra parte es absorbido por el plancton que, a su
vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas
especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que
tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fsforo en las heces
(guano) a tierra.Es el principalfactor limitanteen los ecosistemas
acuticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben
del fondo, arrastrando fsforo del que se ha ido sedimentando, el
plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se
multiplican los bancos de peces, formndose las grandes pesqueras
del Gran Sol, costas occidentales de frica y Amrica del Sur y
otras.Con los compuestos de fsforo que se recogen directamente de
los grandes depsitos acumulados en algunos lugares de la tierra se
abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas,
originndose problemas deeutrofizacin.Es menos importante que los
otros elementos que hemos visto, pero imprescindible porque forma
parte de las protenas.Sureservafundamental es la corteza terrestre
y es usado por los seres vivos en pequeas cantidades. La actividad
industrial del hombre est provocando exceso deemisiones de gases
sulfurososa la atmsfera y ocasionando problemas como lalluvia
cida.Ejemplo:
Ciclo del azufreEn la definicin de los nutrientes segn su
cantidad necesaria para el normal crecimiento y desarrollo de las
plantas, se estableci la clasificacin de los mismos
en:Macronutrientes: nitrgeno, fsforo y potasio.Nutrientes
secundarios: calcio, magnesio yazufreMicronutrientes: cobre, cinc,
molibdeno, hierro, manganeso, boro y cloro.Las deficiencias de los
elementos secundarios, as como de los micronutrientes, pueden ser
slo de alguno de ellos o en una forma combinada. Las carencias que
sufre la planta son debidas a una causa cuantitativa o cualitativa.
La primera se refiere a la falta original del elemento en el suelo
debido a su constitucin mineral. La segunda indica que existen las
cantidades necesarias del elemento pero que ste no se encuentre en
una forma asimilable directamente por las plantas; las
condicioneslimitantes son:ElpH del sueloque determina su acidez o
basicidad, inmovilizando los diferentes elementos.Elcontenido de
materia orgnicaque posibilita el grado de absorcin del nutriente a
nivel del complejo absorbente.En suelos con poco contenido de
materia orgnica los nutrientes son fcilmente lixiviados y, adems de
disminuir la cantidad relativa de los mismos, disminuya su
capacidad de pasar a la solucin del suelo.Lasalinidaddel suelo que
promueve el fenmeno de competencia inica, produciendo una
marginacin de algunos nutrientes por el exceso de otros.Estos son
los factores que influyen en la asimilacin del azufre y que
influyen directamente en su ciclo.El azufre generalmente se
encuentra en el material permeable del suelo; as tambin como:Azufre
cristalino.En gas natural.Roca madre (basalto)En aguas y ros.Pirita
(blenda).La intemperizacin extrae sulfatos de las rocas, los que
recirculan en los ecosistemas. En los lodos reducidos, el azufre
recircula gracias a las bacterias reductoras del azufre que reducen
sulfatos y otros compuestos similares, y a las bacterias
desnitrificantes, que oxidan sulfuros.El H2S que regresa a la
atmsfera, se oxida espontneamente, y es transportado por la lluvia.
Los sulfuros presentes en combustibles fsiles y rocas sedimentarias
son oxidados y finalmente empleados como combustible por el hombre,
debido a movimientos de la corteza terrestre, y a la
intemperizacin, respectivamente.La mineralizacin del azufre ocurre
en las capas superiores del suelo. El sulfato liberado del humus es
fijado en pequeas escala por el coloide del suelo y la fuerza de
absorcin con la cual son fijados los aniones crece en la siguiente
escala:CL -NO3 - SO4 -PO4-SiO3-OHEl sulfato es ligado mucho ms
dbilmente que el fosfato, del cual pequeas cantidades son
suficientes para reemplazar el SO4a travs de las races. El sulfato
es la forma soluble del tratamiento del azufre en la planta donde
es reducido para integrar compuestos orgnicos. La reabsorcin del
SO4, depende del catin acompaante y crece en el sentido
siguiente.Ca < Mg. < Na < NH < KEn cantidades
limitadas, el azufre puede absorberse; este proceso puede ser
inhibido por el cloro, por las partes epigeas de la planta. Entre
el azufre orgnico y el mineral, no existe una concreta relacin en
la planta; la concentracin de S-mineral, depende en forma
predominante de la concentracin del azufre in situ, por la cual
pueden darse notables variaciones. En cambio el azufre de las
protenas depende del nitrgeno: su concentracin es aproximadamente
15 veces menos que el nitrgeno.El azufre es absorbido por las
plantas en su forma sulfatado, SO4, es decir en forma aninica
perteneciente a las distintas sales: sulfatos de calcio, sodio,
potasio, etc. (SO4Ca, SO4Na2)El azufre no solo se incorpora a la
planta a travs del sistema radicular, sino tambin por las hojas en
forma de gas de SO2, que se encuentra en la atmsfera, a donde se
concentra debido a los procesos naturales de descomposicin de la
materia orgnica, combustin de carburantes y fundicin de metales.El
azufre en el interior de las clulas tiene caractersticas de poca
movilidad. Cumple fisiolgicamente algunas funciones importantes,
adems de constituir distintas sustancias vitales. Estas son:Forma
parte constituyente de las protenas (cistina, cistena,
metionina).Forma parte de las vitaminas (biotina).Es constituyente
de las distintas enzimas con el sulfidrilo (SH) como grupo activo,
que actan en el ciclo de los hidratos de carbono y en los lpidos
(en la oxidacin de los cidos grasos, como lacoenzimaA,
CoA).Interviene en los mecanismos de xido-reduccin de las clulas
(con elglutation).Interviene en laestructura terciariade las
protenas; las protenas se ordenan en grandes cadenas moleculares,
el azufre ayuda a la constitucin de estas macromolculas adems de
formar parte de los aminocidos (compuestos moleculares
imprescindibles para la formacin de los pptidos, que se unen a su
vez para la formacin de las protenas).Algunas especies, como las
crucferas, y entre ellas las liliceas, adsorben una gran cantidad
de sulfatos, produciendo en su contenido celular gran cantidad
desulfuro de aliloque ocasiona el olor caracterstico de algunos
vegetales, como la cebolla.El contenido de azufre en las
oleaginosas, y especialmente de aquellos frutos con alto contenido
de aceite como la mostaza, es notablemente elevado. El azufre acta
sobre el contenido de azcar de los frutos, a pesar de que el
contenido de almidn tambin puede estimarse; sin embargo, no puede
hablarse de una elevacin del contenido del almidn por la
fertilizacin el azufre.El azufre es un componente insustituible de
algunas grasas (mostaza y ajo), y tambin forma parte de las
vitaminas (tiamina y biotina). Este elemento contribuye, en la
formacin de la clorofila, a un desarrollo ms acelerado del sistema
radicular y de las bacterias nodulares, que asimilan el nitrgeno
atmosfrico, que viven en simbiosis con las leguminosas. Parte del
azufre se encuentra en las plantas en forma oxidada de compuestos
inorgnicos.Las gramneas y la patata requieren entre 10-15 Kg/Ha.
Las coles 40-70 Kg/Ha.La deficiencia de azufre se observa en suelos
pobres en materia orgnica, suelos arenosos y franco arenosos.Una
deficiencia de azufre en el suelo puede ocasionar una disminucin de
la fijacin de nitrgeno atmosfrico que realizan las bacterias,
trayendo consecuentemente una disminucin de los nitratos en el
contenido de aqul.Cuando el azufre se encuentra en escasa
concentracin en las plantas, se alteran los procesos metablicos y
la sntesis de protenas. La insuficiencia del azufre influye en el
desarrollo de las plantas.Los sntomas de deficiencia de azufre son
debidos a los trastornos fisiolgicos, manifestndose en los
siguientes puntos:Crecimiento lento.Debilidad estructural de la
planta, tallos cortos y pobres.Clorosis en hojas jvenes, un
amarillamiento principalmente en los nerviosa foliares e inclusive
aparicin de manchas oscuras.Desarrollo prematuro de las yemas
laterales.Formacin de los frutos incompleta.Todos los nutrientes,
ya sean macro o micro elementos, son necesarios para un correcto
balance en la nutricin de la planta.La ausencia de un macro o micro
elemento, provocara una descompensacin, no slo en el sistema
fisiolgico de la planta, sino tambin en el sistema del suelo y el
medio ambiente.
Ejemplo:
Ciclo del carbonoEl carbono es elemento bsico en la formacin de
las molculas de carbohidratos, lpidos, protenas y cidos nucleicos,
pues todas las molculas orgnicasestn formadas por cadenas de
carbonos enlazados entre s.Lareservafundamental de carbono, en
molculas de CO2que los seres vivos puedan asimilar, es la atmsfera
y la hidrosfera. Este gas est en la atmsfera en una concentracin de
ms del 0,03% y cada ao aproximadamente un 5% de estas reservas de
CO2, se consumen en los procesos de fotosntesis, es decir que todo
el anhdrido carbnico se renueva en la atmsfera cada 20 aos.La
vuelta de CO2a la atmsfera se hace cuando en larespiracinlos seres
vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la
biosfera la mayor parte de la respiracin la hacen las races de las
plantas y los organismos del suelo y no, como podra parecer, los
animales ms visibles.Los seres vivosacuticostoman el CO2del agua.
La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la de otros
gases, como el O2o el N2, porque reacciona con el agua formando
cido carbnico. En los ecosistemas marinos algunos organismos
convierten parte del CO2que toman en CaCO3que necesitan para formar
sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso de los
arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus caparazones se
depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas en el
que el C queda retirado del ciclo durante miles y millones de aos.
Este C volver lentamente al ciclo cuando se van disolviendo las
rocas.Elpetrleo,carbny lamateria orgnicaacumulados en el suelo son
resultado de pocas en las que se ha devuelto menos CO2a la atmsfera
del que se tomaba. As apareci el O2en la atmsfera. Si hoy
consumiramos todos los combustibles fsiles almacenados, el
O2desaparecera de la atmsfera. Como veremos el ritmo creciente al
que estamos devolviendo CO2a la atmsfera, por la actividad humana,
es motivo de preocupacin respecto al nivel deinfecto invernaderoque
puede estar provocando, con elcambio climticoconsiguiente.El oxgeno
es el elemento qumico ms abundante en los seres vivos. Forma parte
delaguay de todo tipo demolculas orgnicas. Como molcula, en forma
de O2, su presencia en la atmsfera se debe a la actividad
fotosinttica de primitivos organismos. Al principio debi ser una
sustancia txica para la vida, por su gran poder oxidante. Todava
ahora, una atmsfera de oxgeno puro produce daos irreparables en las
clulas. Pero el metabolismo celular se adapt a usar la molcula de
oxgeno como agente oxidante de los alimentos abriendo as una nueva
va de obtencin de energa mucho ms eficiente que
laanaerbica.Lareservafundamental de oxgeno utilizable por los seres
vivos est en la atmsfera. Su ciclo est estrechamente vinculado al
del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las
plantas (fotosntesis), supone tambin devolucin del oxgeno a la
atmsfera, mientras que el proceso de respiracin ocasiona el efecto
contrario.Otra parte del ciclo natural del oxgeno que tiene un
notable inters indirecto para los seres vivos de la superficie de
la Tierra es su conversin enozono. Las molculas de O2, activadas
por las radiaciones muy energticas de onda corta, se rompen en
tomos libres de oxgeno que reaccionan con otras molculas de O2,
formando O3(ozono). Esta reaccin es reversible, de forma que el
ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse
en O2.Ejemplo:
Ciclo del nitrgenoLos organismos emplean el nitrgeno en la
sntesis deprotenas,cidos nucleicos(ADNy ARN) y otras molculas
fundamentales del metabolismo.Sureservafundamental es la atmsfera,
en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molcula no puede
ser utilizada directamente por la mayora de los seres vivos
(exceptuando algunas bacterias).Esas bacterias y algas cianofceas
que pueden usar el N2del aire juegan un papel muy importante en el
ciclo de este elemento al hacer lafijacin del nitrgeno. De esta
forma convierten el N2en otras formas qumicas (nitratos y amonio)
asimilables por las plantas.El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo
pueden tomar las plantas por las races y usarlo en su metabolismo.
Usan esos tomos de N para la sntesis de las protenas y cidos
nucleicos. Los animales obtienen su nitrgeno al comer a las plantas
o a otros animales.En el metabolismo de los compuestos nitrogenados
en los animales acaba formndose in amonio que es muy txico y debe
ser eliminado. Estaeliminacinse hace en forma de amoniaco (algunos
peces y organismos acuticos), o en forma de urea (el hombre y otros
mamferos) o en forma de cido rico (aves y otros animales de zonas
secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden
tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas
bacterias.Algunasbacteriasconvierten amoniaco en nitrito y otras
transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se
aloja en ndulos de las races de las leguminosas (alfalfa, alubia,
etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para
hacer un abonado natural de los suelos.Donde existe un exceso de
materia orgnica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay
otras bacterias que producen desnitrificacin, convirtiendo los
compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrgeno
del ecosistema a la atmsfera.A pesar de este ciclo, el N suele ser
uno de los elementos queescaseany que es factor limitante de la
productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han
abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos
agrcolas. Durante muchos aos se usaron productos naturales ricos en
nitrgeno como elguanoo el nitrato de Chile. Desde que se consigui
la sntesis artificial de amoniaco por elproceso Haberfue posible
fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes
cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a
veces, problemas de contaminacin en las aguas:
laeutrofizacin.Ejemplo:
ECOSISTEMAS.El ecosistema es el nivel de organizacin de la
naturaleza que interesa a la ecologa. En la naturaleza los tomos
estn organizados en molculas y estas en clulas. Las clulas forman
tejidos y estos rganos que se renen en sistemas, como el digestivo
o el circulatorio. Un organismo vivo est formado por varios
sistemas anatmico-fisiolgicos ntimamente unidos entre s.La
organizacin de la naturaleza en niveles superiores al de los
organismos es la que interesa a la ecologa. Los organismos viven
enpoblacionesque se estructuran encomunidades. El concepto de
ecosistema an es ms amplio que el de comunidad porque un ecosistema
incluye, adems de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las
caractersticas de clima, temperatura, sustancias qumicas presentes,
condiciones geolgicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones
que mantienen entre s los seres vivos que componen la comunidad,
pero tambin las relaciones con los factores no vivos. Ejemplos de
ecosistemas.- Laecosferaen su conjunto es el ecosistema mayor.
Abarca todo el planeta y rene a todos los seres vivos en sus
relaciones con el ambiente no vivo de toda la Tierra. Pero dentro
de este gran sistema hay subsistemas que son ecosistemas ms
delimitados. As, por ejemplo, el ocano, un lago, un bosque, o
incluso, un rbol, o una manzana que se est pudriendo son
ecosistemas que poseen patrones de funcionamiento en los que
podemos encontrar paralelismos fundamentales que nos permiten
agruparlos en el concepto de ecosistema.-Funcionamiento del
ecosistemaEl funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido.
Todos necesitan unafuente de energaque, fluyendo a travs de los
distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza
el agua, los minerales y otros componentes fsicos del ecosistema.
La fuente primera y principal de energa es el sol.En todos los
ecosistemas existe, adems, unmovimiento continuo de los materiales.
Los diferentes elementos qumicos pasan del suelo, el agua o el aire
a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven,
cerrndose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.En el ecosistema
la materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energa pasa -
fluye- generando organizacin en el sistema.Al estudiar los
ecosistemas interesa ms el conocimiento de lasrelacionesentre los
elementos, que el cmo son estos elementos. Los seres vivos
concretos le interesan al eclogo por la funcin que cumplen en el
ecosistema, no en s mismos como le pueden interesar al zologo o al
botnico. Para el estudio del ecosistema es indiferente, en cierta
forma, que el depredador sea un len o un tiburn. La funcin que
cumplen en el flujo de energa y en el ciclo de los materiales son
similares y es lo que interesa en ecologa.Comosistema complejoque
es, cualquier variacin en un componente del sistema repercutir en
todos los dems componentes. Por eso son tan importantes las
relaciones que se establecen.Los ecosistemas se estudian analizando
lasrelaciones alimentarias, losciclos de la materiay losflujos de
energa.a)Relaciones alimentarias.La vida necesita un aporte
continuo de energa que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de
unos organismos a otros a travs de lacadenatrfica.
b)Ciclos de la materia.Los elementos qumicos que forman los
seres vivos (oxgeno,carbono,hidrgeno,nitrgeno,azufreyfsforo, etc.)
van pasando de unos niveles trficos a otros. Las plantas los
recogen del suelo o de la atmsfera y los convierten en molculas
orgnicas (glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos). Los
animales los toman de las plantas o de otros animales. Despus los
van devolviendo a la tierra, la atmsfera o las aguas por la
respiracin, las heces o la descomposicin de los cadveres, cuando
mueren. De esta forma encontramos en todo ecosistema unosciclosdel
oxgeno, el carbono, hidrgeno, nitrgeno, etc. cuyo estudio es
esencial para conocer su funcionamiento.c) Flujo de energaEl
ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias alflujo de
energaque va pasando de un nivel al siguiente. La energa fluye a
travs de la cadena alimentaria slo en una direccin: va siempre
desde el sol, a travs de los productores a los descomponedores. La
energa entra en el ecosistema en forma de energa luminosa y sale en
forma de energa calorfica que ya no puede reutilizarse para
mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto no es posible
un ciclo de la energa similar al de los elementos qumicos.Los
ecosistemas se clasifican en:1 Segn su origen, los naturales
(creados por la naturaleza, son los ecosistemas ms abundantes y de
gran extensin y comprenden los ecosistemas terrestres: bosques,
selvas, mesetas, llanuras, montaas y cadenas montaosas, montes,
desiertos, tundras, los marinos: ros, arroyos, lagos, lagunas,
estero, baados, ocanos y mares)y los artificiales( creados por la
mano del hombre).
2 Segn su ubicacin; terrestres, acuticos y anfibios.3 Segn su
tamao, macro ecosistemas (ecosistemas de gran extensin, selvas,
praderas, ocanos, mares, etc) y micro ecosistemas ( gota de agua,
charco de agua).A grandes rasgosse habla de tres tipos de
ecosistemas:a. Acutico:Esta clase de ecosistema los seres vivos se
desarrollan en el agua. Estos, adquieren caractersticas fsicas muy
similares entre s como consecuencia de su adaptacin al agua. En
este ecosistema las variaciones de temperaturas no son muy
marcadas, por lo que esta no afecta la supervivencia de los seres
vivos. Este ecosistema es el de mayor tamao ya que representan el
75%. Dentro de los ecosistemas acuticos se encuentran los
siguientes:Bentnico:estos se ubican en el fondo de los ecosistemas
acuticos. En aquellos que no son muy profundos, los principales
habitantes son algas. En los de mayor profundidad, la mayora son
consumidores.Nectnicos:estos animales se desplazan con total
libertad ya que gracias a sus medios de locomocin pueden adaptarse
a las corrientes de agua.Plactnicos:estos seres vivos viven
flotando en el agua terrestre o marina y son arrastrados por las
corrientes de agua, no se trasladan por movimientos
propios.Neustnicos:estos viven sobre la superficie del agua,
flotando.b.Areo:Este tipo de ecosistema tiene la particularidad de
ser de transicin. Ningn ser vivo lo habita permanentemente, sino
que tienen que descender a la tierra para el descanso, alimentacin
o procreacin, por lo que no resulta autosuficiente. A causa de
esto, algunos lo ubican dentro del ecosistema
terrestre.c.Terrestre:Este ecosistema se desarrolla sobre la
superficie de la Tierra llamada Bisfera. Los individuos ms
numerosos en este ecosistema son los insectos, de los que existen
900.000 especies. Las aves ocuparan el segundo lugar, con unas
8.500 especies. En tercer lugar, los mamferos de los que hay 4.100
especies. A diferencia del ecosistema acutico, en el terrestre los
individuos presentan caractersticas mucho ms variadas, esto se debe
a los numerosos factores que condicionan a las especies. Entre
estos los ms importantes son: la radiacin solar, la disponibilidad
de agua, nutrientes y luz. Otra caracterstica de este ecosistema es
la necesidad que tienen, tanto los vegetales como animales, de agua
para la hidratacin de sus organismos, por lo que sin ella no podran
subsistir.Ejemplo:
LEYES DE LA TERMODINAMICA.Por lo general un curso previo de
fsica constituye previa contextualizacin de algunas nociones
fundamentales como energa y su conservacin, trabajo, movimiento,
calor, temperatura etc. Se da por descontado que todas ellas se
conocen en alguna medida al abordar la materia por primera vez.
Esas nociones primitivas se profundizan; se estudian todas las
formas de energa que pueden tener que ver con un sistema, se
distinguen claramente aquellas magnitudes fsicas que son
propiedades termodinmicas de aquellas que no lo son, y se
diferencian clases de sistemas (abierto, cerrado, aislado, etc). Es
en esta etapa donde se tiene un primer feliz encuentro con un
racionamiento tan poderoso que ser en adelante el santo grial de la
interpretacin matemtica de una enorme cantidad de situaciones
fsicas prcticas:el principio del balance.-Ley Cero de la
TermodinmicaA esta ley se le llama de "equilibrio trmico". El
equilibrio trmico debe entenderse como el estado en el cual los
sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.Esta ley dice "Si
dos sistemas A y B estn a la misma temperatura, y B est a la misma
temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C estn a la misma
temperatura". Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente
aceptado, no fue formulado hasta despus de haberse enunciado las
otras tres leyes. De ah que recibe la posicin cero.Un ejemplo de la
aplicacin de esta ley lo tenemos en los conocidos termmetros.
-Primera Ley de la TermodinmicaEl principio del balance se puede
expresar de la siguiente manera:Lo que ingresa + Lo que se genera =
Lo que sale + Lo que se acumulaSi se aplica para la materia en un
sistema, se habla de la bien conocida ley de la conservacin de la
masa, que no se considera una ley de la termodinmica, pero es en
todo caso de obligatorio cumplimiento. Cuando se aplica a la energa
en un sistema, se habla de la conservacin de la energa, el balance
energtico, o bien del primer principio oprimera ley de la
termodinmica. Incluso, si se asimila como filosofa de vida puede
aplicarse con xito en llevar con orden las finanzas personales.Con
la primera ley, se puede entender algo de enorme importancia para
la tradicin de la tecnologa: una mquina trmica en la forma de un
ciclo de vapor de agua. Es mucho ms que una aplicacin trivial, pues
fue esa idea la que permiti la invencin de la mquina de vapor
durante la revolucin industrial, lo cual condujo histricamente a
que se sentaran las bases de la termodinmica como la conocemos
hoy.El estudio de esa mquina trmica consiste bsicamente en conocer
lo que le ocurre al vapor de agua cuando pasa por una caldera, una
turbina, una bomba, un enfriador y una vlvula, junto con el
significado de todos esos trminos. Adicionalmente, se trata de un
rito de iniciacin en el que los ojos del o la aprendiz de
ingeniero(a) qumico(a) ven por primera vez la luz de un proceso
industrial de transformacin con materia y energa interactuando.
-Segunda Ley de la TermodinmicaSi se aplica apropiadamente el
principio del balance a una magnitud fsica a la que todo mundo
llama entropa, se entra en los terrenos del segundo principio
osegunda ley de la termodinmica. Hasta aqu evit emplear la palabra
entropa, pero mencionada la segunda ley ya no hay remedio.No soy
tan avezado como para intentar contestar aqu a la pregunta qu es la
entropa? Solo mencionar que ese espinoso asunto es paso obligado
por cualquier proceso de aprendizaje de los fundamentos y acto
seguido confesar que no s qu rayos es la entropa. Para poner un
hasta aqu a ese particular, me limitar a citar lo que dijo el fsico
estadounidense Arnold Sommerfeld cuando se le pregunt por qu no
haba escrito un libro de termodinmica:La termodinmica es un tema
divertido. La primera vez que pasas por la materia, no la entiendes
del todo. La segunda vez, crees entenderla salvo por uno o dos
pequeos puntos. La tercera vez ests completamente seguro de que no
la entiendes, pero para entonces ests tan acostumbrado a eso que ya
no te importa.(Cengel, Y.; Boles, M. Thermodynamics: An engineering
approach, 5 Ed. 2005.)Sin embargo, s me referir a la segunda ley.
sta establece que la primera no es criterio suficiente para decidir
qu proceso es posible y qu proceso no lo es. As, se convierte en la
expresin de las restricciones que impone la naturaleza: no todo es
posible y lo que es posible, tiene un lmite y tiene un costo.Si
bien la energa se conserva a lo largo de una transformacin tras
otra, no siempre estar disponible para que nos podamos valer de
ella; eventualmente llegar un momento en que, habiendo la misma
energa que en un principio, se tendr que ya no es energa til. En
esa condicin, sacarle partido a esa energa muerta no resulta
posible. Esa degradacin paulatina de la que es objeto la energa, es
en realidad una prdida, un potencial que se tuvo pero se consumi;
es un precio que hubo que pagar. La implicacin es que no es posible
usar energa sin que una porcin se pierda, y el costo consiste en
renovar lo perdido.Una consecuencia muy famosa de la segunda ley es
que resulta imposible la existencia de las llamadas mquinas de
movimiento perpetuo, o aquellas que usan la misma energa una y otra
y otra vez hasta la eternidad, sin que se degrade y sin que pierda
disponibilidad. Este hecho est incluso arraigado en la cultura
popular; una muestra de ello est en aquella ocasin en la que la
inquieta Lisa Simpson presenta orgullosa a su padre, Homero, una
mquina de movimiento perpetuo. l la reprende dicindole seorita, en
esta casa respetamos las leyes de la termodinmica.Otra
interpretacin de la segunda ley, particularmente til para la
ingeniera qumica, est en el hecho de que todo proceso de
transformacin tiene una condicin extrema de mximo rendimiento,
mnima degradacin y mxima disponibilidad de la energa, que solo es
posible de alcanzar en teora. Se trata de aquel lmite que tiene
todo aquello que es posible. Tal proceso imaginario, ser lo ms
cercano a algo perfecto sin violar ni la primera ni la segunda
leyes.En el caso de la mquina trmica, la que cuenta con esas
caractersticas tan particulares, se le estudia como el Ciclo de
Carnot en honor al ingeniero francs as llamado, quien por vez
primera concluy que una mquina de vapor real podra tener en sus ms
atrevidos sueos un aprovechamiento energtico mximo bastante
inferior al 100%. Cualquier esfuerzo adicional por mejorar la
eficiencia, sera completamente intil.Todo esto es, gruesamente, una
pasada por el cuerpo terico bsico de la termodinmica clsica. Su
estudio y apropiada comprensin es absolutamente necesaria; sin esos
cimientos firmes, no se prosperar en las aplicaciones. Como bien
reza el refrn: no hay nada ms prctico que una buena teora.-Tercera
Ley de la TermodinmicaEn trminos simples, la tercera ley3indica que
la entropa de una sustancia pura y cristalina en el cero absoluto
es nula. Por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de
referencia absoluto para la determinacin de la entropa. La entropa
relativa a este punto es la entropa absoluta.Ms
adecuadamentePostulado de Nernstafirma que no se puede alcanzar
elcero absolutoen un nmero finito de etapas. Sucintamente, puede
definirse como:-al llegar al cero absoluto, 0K, cualquier proceso
de unsistema fsicose detiene.-al llegar al cero absoluto
laentropaalcanza un valor mnimo y constante.Un caso especial se
produce en los sistemas con un nico estado fundamental, como
unaestructura cristalina. La entropa de un cristalperfectodefinida
por elteorema de Nernstes cero (dado que el). Sin embargo, esto
desestima el hecho de que los cristales reales deben crecer en
unatemperaturafinita y poseer unaconcentracinde equilibrio por
defecto. Cuando se enfran generalmente son incapaces de alcanzar la
perfeccin completa. Esto, por supuesto, se mantiene en la lnea de
que la entropa tiende siempre a aumentar dado que ningn proceso
real esreversible.Otra aplicacin de la tercera ley es con respecto
almomento magnticode un material. Los metales paramagnticos (con un
momento aleatorio) se ordenarn a medida de que la temperatura se
acerque a 0 K. Se podran ordenar de manera ferromagntica (todos los
momentos paralelos los unos a los otros) o de manera
antiferromagntica.
REFERENCIAS ELECTRONICAS
(2011, 04). Dinmica Del Ambiente.BuenasTareas.com. Recuperado
04, 2011, de
http://www.buenastareas.com/ensayos/Din%C3%A1mica-Del-Ambiente/1960141.html(2013,
06). Estructura y Dinamica del ambiente.BuenasTareas.com.
Recuperado 06, 2013, de
http://www.buenastareas.com/ensayos/Estructura-y-Dinamica-Del-Ambiente/27076103.html(1999).
Gua Escolar Santillana 6. Venezuela:Santillana(2000). Ciencias de
la Naturaleza y Tecnologa 6.Venezuela: Estudios.
www.icarito.tercera.cl/enc_virtual/c_nat/ecosistema/eco.html.
www.barrameda.com.ar/ecologia/ecosistem.htm
