REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL MARÍTIMA DEL CARIBE

VICERRECTORADO ACADEMICO DIRECCION DE INVESTIGACION Y POSTGRADO

Especialización en Transporte Marítimo Curso de Capitanes de Altura y Jefes de Máquinas

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL Y LINEAMIENTOS DE SU GESTIÓN

Definición de términos ecológicos. Energía en el ecosistema. Ciclos biogeoquímicos.

Relación ambiente-ecosistemas-problemática ambiental. Desarrollo sustentable.

Prof. Lya Neuberger. E-mail: lyaneuberger@gmail.comProf. Dulce Arocha. E-mail: dulcearocha@gmail.com

AMBIENTE…

Es todo lo que rodea a un organismo; los componentes vivos y los abióticos.

Es todo lo que naturalmente nos rodea y que permite el desarrollo de la vida y se refiere tanto a la atmósfera y sus capas superiores, como la tierra y sus aguas, a la flora y fauna; a los recursos naturales, todo lo cual conforma la naturaleza con su sistema ecológico de equilibrio entre los organismos y el medio en que vive.

• Se considera ambiente al conjunto de los aspectos físicos, químicos y biológicos y a los factores sociales y económicos susceptibles de tener un efecto directo o indirecto, inmediato o a largo plazo, sobre los seres vivos y las actividades humanas. De esta manera, el ambiente es un concepto genérico bajo el que se engloban todos los factores y fuerzas a los que responde efectiva o potencialmente un organismo.

ALGUNAS CONSECUENCIAS …

Especies en extinción Disminución en la biodiversidad Incremento de enfermedades: cáncer, enfermedades

respiratorias, dérmicas, entre otros Alteración de ecosistemas: efectos sobre la biota y el hombre Deforestación –bosques tropicales: pulmón del planeta

Especies en peligro de extinción

EJEMPLOS:

Disminución en la biodiversidad

Deforestación

Alteración de los ecosistemas

Enfermedades

ECOLOGÍA…

Etimiología de la palabra Ökologie: Oikos (griego): casa, hogar,

patrimonio Logos: tratado, estudio La ecología se define con precisión como “el estudio de

los hogares”

Ernst Haeckel (1834 – 1919) es considerado el padre de la ecología. No solamente es el inventor de este término, sino que además es el fundador de su estudio.

ECOLOGÍA…

http://bibliotecadeinvestigaciones.files.wordpress.com/2010/12/niveles-de-organizacio.jpg

ECOSISTEMA…

"Comunidad de los seres vivos cuyos procesos vitales se desarrollan entre sí y se relacionan en función de los factores físicos de un mismo ambiente.”

“Comunidad de diferentes especies que interactúan entre si y con los factores físicos y químicos que conforman su entorno vivo.”

http://recursostic.educacion.es/multidisciplinar/itfor/web/sites/default/files/recursos/losecosistemas/html/ecosistemas_intef_amp.jpg

COMUNIDADES

“Grupos de especies que se distribuyen individualmente según sus tolerancias a factores ambientales y sus relaciones con otras especies”

Relaciones interespecíficas entre especies dentro de los ecosistemas

Competencia

Depredación

Comensalismo

Simbiosis-mutualismo (facultativa uobligada)

Parasitismo

Científicos han descubierto el fósil de un escarabajo de 52 millones de años de edad, que probablemente era capaz de convivir con hormigas. Se aprovechaba de sus huevos y usurpaba sus recursos en la comodidad de su nido.

El virus del ébola

http://irescate.es/guia-recomendaciones-pacientes-ingresados-por-ebola-en-eeuu/

El término coevolución se utiliza para describir los casos en los que dos (o más) especies influyen mutuamente en su evolución. Así, por ejemplo, un cambio evolutivo en la morfología de una planta podría afectar a la forma de un herbívoro que come la planta, la cual a su vez podría afectar a la evolución de la planta, la cual podría afectar a la evolución del herbívoro, y así sucesivamente.

COEVOLUCIÓN

Las plantas no habrían desarrollado espinas huecas ni poros de néctar si su evolución no se hubiera visto afectada por las hormigas y las hormigas no habrían desarrollado comportamientos de defensa frente a los herbívoros si su evolución no hubiera estado afectada por las plantas

POBLACIONES“Conjunto de individuos de la misma especie que ocupan una misma área geográfica.”

La densidad poblacional depende de…

Componentes abióticos

Son todos los que no tienen vida, y componen nuestro medio ambiente: temperatura, agua, luz, suelo, entre otros….

Componentes bióticos

Son todos aquellos que tienen vida, estos interactúan entre si y con el medio físico que los rodea con la finalidad de perpetuar su presencia en el planeta

Relaciones entre los factores bióticos y abióticos

Los seres vivos actúan como sistemas que pueden intercambiar energía e información con su medio, ya que se alimentan, excretan y reaccionan ante los estímulos ambientales.

ECOSISTEMA…

CARACTERÍSTICAS:

Interacciones

•Estructura trófica (alimenticia)

•Flujo de energía a través de los ecosistema

•Ciclos de la materia dentro y entre los ecosistemas

•Diversidad biológica

CADENA TRÓFICA O ALIMENTARIA…

Acuático Terrestre

http://lacucala.blogspot.com/2014/02/confeccion-de-una-cadena-alimentaria.html

CADENA TRÓFICA A NIVEL MICROBIOLÓGICO…

Pirámide Trófica…

ENERGÍA DENTRO DEL ECOSISTEMA

http://expofotosintesis605.wikispaces.com/FASES+DE+LA+FOTOSINTESIS

http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi97/imagen/espinal/radiacin.htm

LEY DE LINDERMAN…

http://xgeohellx.blogspot.com/2010/05/6_27.html

FLUJO DE ENERGÍA Y CICLO DE MATERIA…

Se requiere de energía de alta calidad (utilizable) proveniente del sol.

El ciclaje de materia requeridos por los organismos vivos se realiza a través de las diferentes partes de la ecósfera.

La supervivencia de cualquier organismo individual depende del flujo de materia y del flujo de energía a través de su cuerpo. Sin embargo, la comunidad de los organismos en un ecosistema sobrevive en primer lugar por una combinación de reciclamiento de material y flujo de energía en un sentido.

SOSTENIBILIDAD DEL ECOSISTEMA...

El Primer Principio de Sostenibilidad de los Ecosistemas se refiere a que los ecosistemas reciclan todos los elementos y reponen los nutrientes. Este principio está estrechamente relacionado con la Primera Ley de Termodinámica, la cual es un hecho basado en observaciones irrefutables de que la energía no se crea ni se destruye, se transforma, o sea, se convierte de una forma a otra., por ejemplo, la electricidad se convierte en lux. (Ley de la Conservación de la Energía).

El Segundo Principio de Sostenibilidad de los Ecosistemas viene dado por el hecho de que los ecosistemas aprovechan la luz del sol como fuente de energía puesto que esta es abundante, constante, permanente y, no contamina. Este principio está relacionado con la Segunda Ley de Termodinámica, el cual está basado en observaciones irrefutables de que toda transformación de energía, parte se convierte en calor que se escapa del sistema moviéndose del sistema más frío al más caliente. El paso de energía de un nivel a otro implica pérdida de energía siendo está reflejada en forma de calor, puesto que la energía no se crea, se transforma.

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS…

•Los ciclos biogeoquímicos incluyen mecanismos de control basados en procesos de retroalimentación negativa. Cualquier alteración, bien sea en el depósito o en la tasa de flujo de los compuestos que conforman los diferentes ciclos y que sean anormalmente elevados, pueden corregirse, regresando el sistema al equilibrio o a la HOMEÓSTASIS del sistema, siempre y cuando no se hayan alterado ciertos límites.

•Los ciclos de materia y energía están interrelacionados (escalas de tiempo geológicas y biológicas).

•En la actualidad el hombre destruye grandes cantidades de materiales que a escala local, son suficientes para afectar a los ciclos. Se desconoce si se está excediendo o si ya se ha excedido, la capacidad compensadora de los ciclos globales; el potencial compensador de un ciclo no puede excederse sin que haya cambios graves e irreversibles en el medio.•Lo que se denomina “contaminación” es un flujo excesivo de energía o alteración de los ciclos de nutrientes por cantidades muy elevadas o tipos pocos comunes de materia.

EL SER HUMANO Y LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS…

CICLO DEL CARBONOEl Carbono se encuentra en forma de bióxido de carbono (CO2) y en las rocas carbonatadas (calizas, coral).

Los organismos autótrofos toman el bióxido de carbono y lo reducen a compuestos orgánicos: carbohidratos, proteínas, lípidos y otros. Los productores terrestres obtienen el bióxido de carbono de la atmósfera y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua (en forma de bicarbonato, HCO3-).En cada nivel trófico de una red alimentaría, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración. Las plantas, los herbívoros y los carnívoros respiran y al hacerlo liberan bióxido de carbono

Las bacterias y los hongos desempeñan el papel vital de liberar el carbono de los cadáveres o de los fragmentos que ya no podrán utilizarse como alimento para otros niveles tróficos.

Mediante el metabolismo de los animales y de las plantas se libera el bióxido de carbono y el ciclo del carbono puede volver a comenzar

CICLO DEL CARBONO

http://plocan.eu/divulgacion/images/stories/procesos/CO2/CO2_PNG.png

Efecto del hombre en el ciclo del carbono…

Adición o eliminación de material: La combustión, bien sea de combustibles fósiles, incendios forestales, y de otras materias orgánicas, incrementan la concentración de CO2 en la atmósfera.

Se altera el balance del ecosistema, pudiendo causar trastornos a nivel local ya que, dependiendo de la magnitud, el nivel global es menos sensible al cambio. Un ejemplo de cambios provocados por el hombre que no se aprecian mucho a nivel mundial o global, aunque pueden ser perjudicialmente localmente, es el caso de desagües de aguas negras y los derrames de petróleo.

En condiciones naturales, la materia orgánica producida por la fotosíntesis se equilibraría con la descomposición, aun cuando cada una se llevara a cabo a un nivel elevado.

El hombre ha intervenido el ciclo del carbono eliminando bosques y otras vegetaciones sin replantación suficiente, lo que deja menos vegetación para absorber CO2.

La quema de combustibles fósiles (que contienen carbono) y la combustión de madera, se realizan más rápido de lo que se requiere para volver a producirse. Esto produce CO2 que fluye a la atmósfera. Este incremento de CO2, conjunto a otras sustancias químicas que se están adicionando en el sistema, son los responsables del incremento en el efecto invernadero natural de la tierra, el cual conlleva a alterar la producción mundial de alimentos y los hábitats de la vida silvestre, entre otros muchos problemas ambientales (calentamiento global).

CICLO DEL NITRÓGENO…

http://www.miliarium.com/proyectos/nitratos/Nitrato/CicloNitrogeno.asp

Efecto del hombre en el ciclo del nitrógeno…

Se produce por emisión de grandes cantidades de óxido nítrico a la atmósfera cuando se quema madera o cualquier tipo de combustible.

La mayoría de este (NO) se produce cuando moléculas de nitrógeno y oxígeno del aire se combinan a altas temperaturas involucradas, cuando los combustibles son quemados en el aire. El NO se combina con el gas oxígeno de la atmósfera para formar el gas de dióxido de nitrógeno (NO2), que puede reaccionar con el vapor de agua para formar ácido nítrico (HNO3).

Este ácido es un componente de la lluvia ácida que está dañando árboles y matando peces en partes del mundo.

La emisión del gas óxido nitroso (N2O) atrapa calor de la atmósfera por la acción de ciertas bacterias sobre los fertilizantes inorgánicos comerciales y desechos del ganado (calentamiento global, efecto invernadero).

Agotamiento de los iones nitrato y amonio del suelo por la cosecha de cultivos ricos en nitrógeno. Extracción minera de depósitos de compuestos que contienen iones nitrato e iones amonio para su uso como fertilizantes inorgánicos comerciales Desequilibrio en el ciclo.

Adición de exceso de iones nitrato y amonio a los ecosistemas acuáticos en los desagües con desechos animales de sitios donde se alimenta el ganado, escurrimiento de nitrato de fertilizantes en tierra de cultivo, y descarga de aguas negras municipales tratadas y no tratadas. Este suministro excesivo de nutrientes vegetales, estimula el crecimiento rápido de algas y otros vegetales acuáticos (eutrofización, anoxia, muerte).

CICLO DEL AGUA…

EL SER HUMANO Y EL CICLO DEL AGUA…

• Contaminación del agua: En líneas generales, todo el ciclo del agua se desarrolla en la biosfera. Los desechos se introducen en ella. P.e.; Los humos y vapores descargados en el aire, volverán como lluvia contaminada. La lluvia ácida es un ejemplo. Los agentes químicos que aplicamos al suelo, como fertilizantes, pesticidas y sales para disolver la nieve, se lixivian y llegan a las aguas freáticas o escurren a las corrientes fluviales; lo mismo sucede con aceites, grasas y otros materiales que son desechados en el suelo.

• En el caso de rellenos sanitarios, puede ser lixiviado y llegar a las aguas de los niveles freáticos. También, toda el agua empleada para lavar o expulsar los desperdicios añade contaminación a las aguas superficiales, a menos que pase por un tratamiento.

•Modificación de la superficie terrestre: Talando vegetación en la tierra para abrir campos a la agricultura, minería, ciudades nueva, construcción etc. Esto reduce la infiltración que recarga las reservas subterráneas, aumenta el riesgo de inundaciones y acentúa la intensidad del escurrimiento en la superficie, lo cual aumenta la erosión del suelo y los deslaves o derrumbes de tierra.

• Extracción: Retirando grandes cantidades de agua dulce de las corrientes, lagos y acuíferos. En áreas que se encuentran altamente pobladas o irrigadas, los retiros de este valioso recurso han conducido al agotamiento del agua freático, o a la intrusión de agua salada del océano en los cúmulos de dicha agua. 

Movilización de P:

Añadiendo P+ a los ecosistemas acuáticos p.e. escorrentía de desechos animales desde terrenos donde se alimenta ganado; uso de fertilizantes fosfatados comerciales desde las tierras de cultivo, entre otros. Extrayendo por minerías, grandes cantidades de rocas que contienen fosfatos para producir fertilizantes inorgánicos comerciales y compuestos detergentes.La descarga de aguas negras municipales tratadas así como el uso de jabones que presenten este elemento.

•Efectos: Crecimiento explosivo de cianobacterias, algas y diversas plantas acuáticas que alteran la vida de los ecosistemas acuáticos (eutrofización, anoxia, muerte).

Efecto del hombre en el ciclo del Fósforo…

PROLIFERACIÓN MASIVA DE ALGAS

http://eszaragoza.blogspot.com/2011/07/excesiva-proliferacion-de-algas-en-el.html

Proliferación de algas tóxicas en el lago Erie, en octubre de 2011 / NASA

http://infouniversidades.siu.edu.ar

El lago Natrón es un singular lago de agua salada que está ubicado en el Gran Valle del Rift, al norte de Tanzania en la frontera con Kenia. Sus aguas son de color rojo por la proliferación de algas. Solo los flamencos pueden sobrevivir en sus aguas debido a que filtran la alcalinidad del agua con su pico. http://www.lareserva.com/home/lago_natron.

Efecto del hombre en el ciclo del Azufre…

• Entra a la atmósfera desde fuentes naturales como sulfuro de hidrógeno (H2S), gas incoloro altamente venenosos con olor a huevos podridos, desde volcanes activos ( SO2, dióxido de azufre) y la descomposición de la materia orgánica en pantanos, ciénagas y llanuras cubiertas por las mareas, causada por degradadores aeróbicos. También, como partículas como los sulfatos (SO4-2) como el sulfato de amonio, son producto de la aspersión marina.

• Cerca de un tercio de todos los compuestos de azufre así como el 99% del dióxido de azufre que llegan a la atmósfera de todas las fuentes, provienen de las actividades humanas.

• En la atmósfera, el SO2 reacciona con el oxígeno para producir tri-óxido de azufre (SO3) el cual reacciona a su vez con vapor de agua para producir minúsculas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4). También reacciona con otras sustancias químicas de la atmósfera para originar partículas pequeñas de sulfatos. Estas gotas de ácido sulfúrico y de sulfatos, caen a la Tierra como componentes de la lluvia ácida, que daña los árboles y la vida acuática.

•La combustión de petróleo y carbón que contiene azufre, representa cerca de dos tercios de la emisión, por humanos, de SO2 a la atmósfera. El tercio restante proviene de procesos industriales como refinerías del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrosos de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

Intervencion de los

Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo Carbono han sido modificado con el aumento de dióxido de carbono atmosférico, este un gas interviniente en el efecto invernadero que ya comenzó elevar la temperatura anual, hasta el punto los polos hayan comenzado a descongelarse; las plantas que pesar de tenerlo como bases para la fotosíntesis, se inhiben en presencia de grandes cantidades, ya han comenzado a registrar un descenso sensible de las tasas fotosintéticas, lo que implica una acumulación, aun mayor del gas al no ser transformado en azucares.

Ciclo Nitrogeno se ha visto modificado desde hace relativamente poco tiempo, ya que las actividades industriales están vertiendo óxidos de este elemento al aire. Los óxidos de nitrógeno, conjuntamente con los de azufre, conforman parte de los gases que causan el “efecto invernadero”, además forman el “smog fotoquímico” que no solamente cambia el color del cielo, volviéndolo marrón, sino que es un irritante ocular y pulmonar, además de estar asociados al fenómeno de la lluvia ácida.

Ciclo Fósforo la intervención del hombre también ha modificado este ciclo, impidiendo que el retorno del fósforo al ciclo en cantidades que compensen lo que se pierde por sedimentación .

Ciclo Azufre la quema de combustibles fósiles ha originado una liberación, y por lo tanto acumulación, cada vez mayor, de óxidos de azufre en la atmósfera, como se nombro en el ciclo de nitrógeno. Estos gases de azufre no sólo participar en los problemas que ya se aludieron, también inhibe la tasa fotosintética de las plantas.

Los elementos, dependiendo de su toxicidad, pueden clasificarse en :

Designación Elementos

Elementos no críticos

Na, K, Mg, Ca, H, O, N, C, P, Fe, S, Cl, Br, F, Li, Rb, Sr, Ba, Al, Si

 Muy tóxicos y relativamente accesible Tóxico pero muy insoluble o muy raro

 Be, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Pd,Ag, Cd, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Sb, Bi  Ti, Hf, Zr, W, Nb, Ta, Re, Ga, La, Os, Rh, Ir, Ru.

Movimiento de los elementos tóxicos

Ciclos biogeoquímicos

Ciclos geoquímicos (volcanes)

La actividad humana promueve nuevas fuentes de elementos tóxicos los cuales pueden afectar drásticamente la mobilidad y el metabolismo de estos elementos

Metales y el ser Humano…

Las actividades humanas han modificado drásticamente el equilibrio y los ciclos bioquímicos y geoquímicos de algunos metales pesados. Como no pueden degradarse ni destruirse, los metales pesados son contaminantes estables y persistentes del medio ambiente.

Como consecuencia de ello, tienden a acumularse en los suelos y sedimentos. Los niveles excesivos de metales en el medio marino pueden afectar a la biota marina y plantear riesgos para las personas que consumen alimentos marinos. cuando el contenido de contaminantes y la exposición son significativos.

• Las principales fuentes antropogénicas de metales pesados son fuentes industriales puntuales, incluidas las actividades mineras actuales y pasadas, las fundiciones, y fuentes difusas como las tuberías, los constituyentes de productos, la combustión de subproductos, el tráfico, etc. Los metales pesados relativamente volátiles y los que se adhieren a partículas acuosas pueden dispersarse ampliamente a muy gran escala.

• Los metales pesados transportados en medios acuosos y sedimentarios (por ejemplo, la escorrentía fluvial) se integran en el ciclo biogeoquímico costero normal y en gran medida quedan retenidos en las regiones cercanas a la costa y en la plataforma.

La Ecósfera se compone de la Biosfera capa de vida de la tierra mas la Hidrosfera, Litosfera y Atmósfera (agua tierra y aire) que representan a los componentes abióticos.

Los ecosistema tiene la capacidad de Autorregulación o Homeostasis, que significa estado estable. Es el mantenimiento de la constancia y continuidad de sus funciones y su estructura. Los ecosistemas tienen la capacidad de amortiguar o compensar los cambios que se realicen en él.

ECOSFERA

Situación ideal …

Mecanismos de equilibrio que permiten a un sistema mantener su estado general a pesar de alteraciones eventuales

Cualquier unidad que incluya la totalidad de los organismos de un área determinada, y que actúe en reciprocidad con su medio físico

CONTAMINACIÓN… Cambio indeseable en las características físicas, químicas o biológicas del aire, agua, suelo o alimentos que pueda influir de diversas formas a la salud, sobrevivencia o actividades de los seres humanos u otros organismos vivos

Cambios climáticos Desertización Extinción de especies Todo tipo de problemas ambientales:

salud, económicos, entre otros

Y que pasa si se sobrepasa el equilibrio de los ecosistemas o el punto de homeóstasis??????

POBLACIÓN, DESARROLLO Y CONTAMINACIÓN…