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Ingeniería Ambiental
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍALA ECOLOGÍA
Ingeniería Ambiental
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
1. NUESTRA HISTORIA Y FUTURO2. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Y
MICROBIOLOGÍA3. CONCEPTOS ECOLÓGICOS Y RECURSOS
NATURALES4. VIDEO: UNA VERDAD INCOMODA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
1.- NUESTRA HISTORIA Y FUTURO
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ley nº1 de la Ingeniería Ambiental
Cualquiera de nosotros
Huevo que se nos ha resbalado y esta muy cerca ya del suelo
Suelo (duro)
¿Qué crees tú que va a ocurrir?
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala. El Universo (I)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala. El Universo (II)El universo se expande muy rápidamente desde el tamaño de un átomo al tamaño de una manzana
Se convierte en algo parecido a una sopa de quarks, electrones y otras partículas
Un rápido enfriamiento permite a los quarks formar protones y neutrones
Aún demasiado caliente para formar átomos, los electrones y protones evitan que se escape la luzLos electrones se combinan con los
protones formando átomos, principalmente hidrógeno y helio. El universo empieza a brillar y la luz puede viajar.
La gravedad hace que el gas hidráogeno y helio se junte en enormes nubes que formarán las galaxias. Pequeños "grumos" dentro de la nube empiezan a formar estrellas
Algunas estrellas empiezan a "morir" y arrojan elementos más pesados, que podrán formar otras estrellas y planetas
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (II)
Reparto de trabajo para la crónica del Universo:a cada humano actual le toca: 15.000 mill. años/6.000 mill. hab = 2,5 años/hab
Para la historia del universo requerimos toda la población mundial
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (III)
Historia de la tierra: 1/3 de la población mundialHistoria de la vida: 1/4 de la población mundial. (Llegar al grado de evolución
actual ha costado 1/4 del tiempo total de la vida del universo)
2.000 millones de años con células procariotas
800 millones de años con células procariotas
Hace 320 millones se murieron las plantas que ahora quemamos
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (IV)
Historia del hombre desde es Australophitecus: 4.200.000/2.5 Los Alicantinos (provincia)Historia del homo sapiens: Los habitantes de San VicenteHistoria desde el comienzo de agricultura: media entrada de un partido de baloncesto en el Centro de
Tecnificación Historia Industrial: La mitad de esta clase.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (V)
Hace sólo 6.000 años
Apenas 200 años
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (VI)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La escala humana (VII)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
CAMBIOS AMBIENTALES Y AMENAZAS AL AMBIENTE
Respuestas hormonales
Extinción deespecies inducida porel hombre
Extinción natural deespecies
10 -̂12 10 -̂9 10 -̂6 10 -̂3 1 10 3̂ 10 6̂ 10 9̂
ComportamientoMigración locomotriz
TIEMPO GEOLÓGICO
PERIODO MUY CORTOTIEMPO HUMANO
Respuestas reflejas nerviosas TIEMPO HISTÓRICO
Aclimatación
Cambio de escalaExtinción natural de
población
Crecimiento y caida de población
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Sociedad de cazadores y recolectores
• Pequeños grupos• En equilibrio con naturaleza (recursos)• Primera extinciones
– Mamut en Norteamérica. Últimas teorías por caza hasta extinción
• Actuaciones para el equilibrio entre recursos y necesidades– Control de población– Nómadas. Cambio de lugar al escasear
recursos.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Sociedades agrícolas• Hace 6.000 años• Comenzó la presión sobre terreno y fauna:
– Se requería terreno para agricultura– Quemas– Huida de fauna
• Aumento de los grupos humanos– Se necesitaban cada vez más recursos– Empiezan a emplearse herramientas para aumentar la
productividad (arado)• Combustible: madera del entorno• La tierra comienza a tener valor
– De la lucha por la defensa de un territorio se pasa a la lucha por la conquista de otros
• Se comienza a domesticar la naturaleza• Mayores presiones ambientales:
– Uso de madera para calefacción esquilma entorno natural
– Necesidad de terrenos agrícolas quemas de monte
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Sociedades industriales• Comienza hace 300 años, en la Inglaterra de 1700• Se generaliza mediados siglo XIX (Hace 150 años)• Característica principal: uso del carbón como fuente de energía
– Abundancia, pues se disponía en tres dimensiones– Mayor poder energético que la madera (madera
concentrada).– Induce a la invención de la máquina de vapor Comienza
la era de la energía.– Elaboración en masa frente a elaboración artesanal
• Impactos ambientales– Contaminación del aire– Lluvia ácida.– Aumento del dióxido de carbono CO2– Ampliación del radio de deterioro de la naturaleza en torno
a las comunidades humanas
• ESTA ES NUESTRA SITUACIÓN ACTUAL
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Sociedades sostenibles• Comienza en Alicante en febrero de 2010• El ser humano se empieza a dar cuenta de que...
– …las cosas finitas no son infinitas. Ni siquiera el Universo, ni la bondad de Dios (Haití)
– …si se rompe o gasta algo se tiene es una cosa rota o gastada
– …si se mata algo se tiene algo muerto– …la piedras y los euros no son comestibles– …en la estación orbital espacial solo cabemos una
parte (más bien pequeña) de la población– …muchas más cosas que ya decía Perogrullo
• Una pequeña parte de la humanidad actúa en consecuencia. La otra, incluyendo algún asesino en serie, algún que otro primo y como no, alguien con bigote hacen bandera de la expresión popular: “El que venga detrás que arree”. Los de detrás sois vosotros.
Ilusión: (2ª acepción) Esperanza cuyo cumplimiento parece especialmente atractivo. (RAE Ed. 22)
Eufemismo : 1. m. Manifestación suave o decorosa de ideas cuya recta y franca expresión sería dura o malsonante (RAE Ed. 22)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Sostenibilidad. Definición.
• SOSTENIBILIDAD (suele caer en exámen):Característica o estado según el cual pueden satisfacerse las necesidades de la población actual y local sin comprometer la capacidad de generaciones futuras o de poblaciones de otras regiones de satisfacer sus necesidades.Nota para quién no se haya dado cuenta aún: Las "generaciones futuras" sois vosotros y "otras regiones" es Alicante
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Tierra sostenible• Proteger la biodiversidad• Prevenir la contaminación en origen• Tratar la contaminación una vez producida• Proteger los entornos naturales• Actuar conforme al principio básico para un sistema sostenible, que se
denomina triple R: Reducir, Reutilizar y Reciclar. (por ese orden)• Controlar el aumento exponencial de la humanidad. No hay para tantos.• Cambio de sistemas económicos
– Favorecer la economía productiva frente a la especulativa– Eliminar idea principal del Capitalismo: crecimiento continuo
• Una empresa se plantea todos los años crecer en facturación y crecer en beneficios.
• Debería cambiarse a un crecimiento de la fortaleza de la empresa.– Eliminar paraísos fiscales– Sacar del sistema financiero-especulativo los elementos básicos de
subsistencia: alimentos, energía, medicamentos, tc. – Educar la buena vida más que en la vida rica– Racionalizar el consumo y evitar el derroche
• ¿Cuantos móviles ha habido en tu familia en los últimos 5 años? ¿Para qué sirve un móvil?. Si no cambiamos de glándula pituitaría en toda la vida, ¿Hay necesidad de cambiar de móvil cada 10 meses?
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.- INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.- INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Y MICORBIOLOGIA
• 2.1.- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA
• 2.2.- QUÍMICA ATMOSFÉRICA• 2.3.- QUÍMICA DEL SUELO• 2.4.- MICROBIOLOGÍA• 2.5.- REACCIONES QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.1.- PROPIEDADES FISICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA
• 2.1.1.- PROPIEDADES FISICAS• 2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS
INORGÁNICAS• 2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS
SUSTANCIAS ORGÁNICAS• 2.1.4.- SOLUBILIDAD• 2.1.5.- EL SISTEMA CARBONATO• 2.1.6.- OXIDACIÓN REDUCCIÓN
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.1.- PROPIEDADES FISICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA
En ingeniería ambiental tiene presencia y usos en:• Aguas dulces superficiales de los ríos y lagos y
aguas subterráneas cuando se usan como potables.• Aguas dulces superficiales usadas en los habitats de
peces y otra fauna.• Aguas dulces usadas para las descargas de líquidos
antropogénicos.• Aguas dulces superficiales y aguas subterráneas
usadas para la irrigación.• Aguas superficiales usadas para ocio.• Aguas superficiales usadas para navegación.
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2.1.1.- PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
• COLOR• TURBIDEZ• OLOR• SABOR• TEMPERATURA• SÓLIDOS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.1.1.- PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
•Color:–Producido por los minerales disueltos, colorantes o ácidos húmicos de las plantas.
–Color verdadero = causado por sustancias coloidales o disueltas que permanece después de una filtración de 0,45 mm
–Color aparente = compuestos coloreados en solución junto con materia coloreada en suspensión.
–En UE es de 20mg/l de platino
•Turbidez–Medida de la nubosidad causada por la presencia de materia en suspesión que dispersa y absorbe la luz debida a suspensiones coloidales o finas.
–Se correlaciona con sólidos en suspensión
–Se mide por comparación visual con suspensiones estándar en mg/l de SiO2.
–En UE es de 10 mg/l de SiO2.
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2.1.1.- PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
•Olor:–El agua destilada es inodora.
–El umbral de olor se determina al diluir una muestra en agua sin olor hasta que se detecta olor perceptible.
–UE es relación de dilución de 2 a 12 ºC.
•Sabor:–Puede ser debido a la disminución de microorganismos o algas.
–También a las altas concentraciones de sales de Ca2+, Mg2+ y Cl-.
–UE es relación de dilución de 2 a 12 ºC
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2.1.1.- PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
•Temperatura:–La densidad disminuye con la temperatura Si hay gradientes de Tº puede producirse estratificación.
–Por encima de 36ºC la colonia de microorganismos aerobios es menos efectiva como purificadora.
–En UE el límite superior es de 25ºC.
•Sólidos:–Pueden ser:
•En suspensión, coloidales o disueltos.
•Filtrables o no.•Volátiles o no.•Orgánicos o inorgánicos.•Sedimentables o no.
–Sólidos Totales es todo el residuo que queda después de una evaporación a 105ºC.
–Sólidos Sedimentables en un cono Imhoff en 1 H.
–Sólidos en Suspensión el retenido en filtro de 1,2 micrometro
–Sólido Volátil es gasificado a 550º
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICAS
• Iones principales• Iones secundarios• Sílice (SiO2.)• Nutrientes:
– Nitrógeno– Fósforo.
• pH• Alcalinidad• Dureza• Conductividad
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASIones principales
• Cationes:– Calcio Ca 2+
– Magnesio Mg2+
– Sodio Na+
– Potasio K+
• Aniones:– Bicarbonato HCO3
-
– Sulfato SO2-
– Cloruro Cl-
– Nitrato NO3-
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASIones secundarios
• Cationes– Aluminio Al3+
– Amonio NH4+
– Arsénico As+
– Bario Ba2+
– Borato BO43+
– Cobre Cu2+
– Hierro Fe2+, Fe3+
– Manganeso Mn2+
• Aniones– Bisulfato HSO4
-
– Bisulfito HSO3-
– Carbonato CO32-
– Fluoruro F-
– Hidróxido OH-
– Fosfato H2PO4-, HPO4
2-, PO4
3-
– Sulfito S2-
– Sulfato SO32-
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASNutrientes
•Nitrógeno–Es uno de los componentes básicos de las proteínas y en el agua lo usan los productores primarios en la producción de células.
–Hay formas orgánicas e inorgánicas.
–Las plantas tienen capacidad para fijar el N2 y convertirlo en Nitratos.
–Los animales no pueden utilizar el Nitrógeno Inorgánico.
–El amoniaco libre NH3 es tóxico para los organismos
•Fósforo–Es el nutriente limitante de la eutrofización de aguas dulces.
–Se usa en detergentes y fertilizantes
–Un 2% de peso seco de protoplasma en fósforo.
–Se puede eliminar hasta el 75% del flujo de entrada de aguas fecales (de 15 a 50 mg/l)
–Los lagos se eutrofizan si más de 30 microg/l de P total.
–En UE para salmónidos 65 microg/l
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASpH
• Menos logaritmo (en base 10) de la concentración de ión hidrógeno pH = -log [H+]
• Acidez es– [H+] > [OH-]– pH < 7 ([H+] > 10–7 mol/l)
• Basicidad es– [H+] < [OH-]– pH > 7 ([H+] < 10-7 mol/l)
• La mayoría de las aguas minerales están entre 6 y 9• El pH depende de:
– Los tipos de rocas/suelo desde los que se pueden erosionar.– La concentración de Carbonato– La exposición a agentes contaminantes de agua residual o
atmosférico
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASAlcalinidad y acidez
• La alcalinidad es la capacidad del agua para aceptar iones H+, es una medida de la capacidad neutralizadora de un ácido (CNA). Se mide en mg de CaCO3/l
– [Alc] =[OH-]+2*[CO32-]+[HCO3
-]-[H+]
– Cauce alto de río 50-200 mg/l– Lago en cauce bajo 10-30 mg/l– Agua Potable 50-200 mg/l– Agua Residual 200-400 mg/l– Sobrenadante lodo anaerobio 2000-8000 mg/l– Purines 15000-20.000 mg/l– Agua en suelo ácido 10-20 mg/l
• La acidez es la capacidad neutralizadora de una base (CNB).
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASDureza
• Se expresa por la suma de los cationes metálicos divalentes Ca2+, Mg2+.
• Reaccionan con jabón formando precipitados y con otros iones formando incrustaciones.
• Tienen su origen en el suelo y formaciones geológicas.
• Se calcula en mg de CaO3/l o meq/l– Blanda < 1 meq/l 0-75 mg/l– Moderada 1-3 meq/l 75-150 mg/l– Dura 3-6 meq/l 150-300 mg/l– Muy Dura >6 meq/l >300 mg/l
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2.1.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS INORGÁNICASConductividad
• Medida de la capacidad de una solución acuosa para transportar la corriente eléctrica, conducida en la solución mediante el movimiento de iones (a mayor concentración de sales inorgánicas mayor nº de iones mayor conductividad).
• Agua pura 0,05 microsiemens/cm• Agua de mar 40.000 microsiemens/cm• UE límite superior de 1.500 microsiemens/cm
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2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS ORGÁNICAS
• Contaminantes: sustancias orgánicas naturales
• Contaminantes: sustancias orgánicas sintéticas
• Determinación del contenido orgánico del agua– DBO (demanda bioquímica de Oxígeno)– DQO(demanda química de Oxígeno)– COT (Carbono orgánico total)
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2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS ORGÁNICAS
• Los compuestos orgánicos del agua son:– Hidrocarburos: contienen sólo carbono e
hidrógeno (etano CH3-CH3, etileno CH2=CH2)
– Halogenados: el átomo principal es un halógeno (fluor, cloro, bromo, yodo).(Cloroformo CHCl3)
– Ácidos carboxílicos y ésteres: grupo carboxílico (carbono unido a Oxígeno con doble enlace) o con dos grupos funcionales fijados aun átomo de Oxígeno. (Acetona CH3COCH3, formaldeido CH2O)
– Otros
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2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS ORGÁNICASSUSTANCIAS ORGÁNICAS EN ESTADO NATURAL
• Proteínas: constituidas por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno.
• Lípidos: comprenden grasas, parafinas, aceites y los hidrocarburos que son insolubles en agua y lentamente biodegradables.
• Hidratos de Carbono: contienen carbono, hidrógeno y Oxígeno e incluyen la celulosa, almidón y lignina que son fácilmente biodegradables.
• Pigmentos vegetales: constituidos por clorofila, haemins y cortenos e incluye alcoholes, cetonas y carotenoides.
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2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS ORGÁNICASSUSTANCIAS ORGÁNICAS SINTÉTICAS
• Pesticidas y productos agroquímicos– Hidrocarburos clorados: DDT (C14H9Cl5)– Fosfatos orgánicos: Paration (C10H4NO5PS)– Herbicidas y fungicidas: Simazina (C7H2ClN5)
• Agentes tensoactivos: para lavado, como emulsionante, humectante, espumante,... Disminuyen la tensión superficial del agua. Son perjudiciales porque causan espumas que reducen la difusión del Oxigeno atmosférico al agua.
• Hidrocarburos halogenados: los más significativos son los trihalometanos CHX3 (X = Cl, F, Br, I). Pueden verterse en aguas residuales industriales o formarse por la reacción del cloro.
• Otras como aromáticos (bencenos, bifenoles,...)
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2.1.3.- PROPIEDADES QUÍMICAS ORGÁNICASSUSTANCIAS ORGÁNICAS SINTÉTICAS
•DBO: demanda bioquímica de oxígeno
–DBO5 es la cantidad de Oxígeno disuelto consumido por los microorganismos cuando se descompone la materia orgánica a 20ºC en 5 días.
–DBO final =después de 10 o 20 días (aprox 2*DBO5)
•COT: carbono orgánico total
–Se mide en CO2 en mg/l una vez eliminado el Carbono inorgánico.
• DQO: demanda química de Oxígeno.– Cantidad de Oxígeno
necesario para oxidar químicamente las sustancias orgánicas
– El agente oxidante es dicromato potásico en medio ácido.
– En aguas residuales municipales DBO aprox= DQO aprox= 1,66 DBO5
– DQO = 2,66 * COT
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2.1.4.- SOLUBILIDAD
• La medida de cuan soluble es una sustancia en agua (AaBb = aA++bB-)
• de sólidos:– Cuando un sólido se disocia en sus componentes
iónicos está experimentando la DISOLUCIÓN.– Cuando los componentes iónicos de la solución
cambian a estado sólido se está experimentando la PRECIPITACIÓN.
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2.1.4.- SOLUBILIDADde Gases
• Los principales gases que entran en solución son el Oxígeno, Nitrógeno (1,6 veces la O) y dióxido de Carbono.
• Otros son el Amoniaco (NH3), el sulfuro de hidrógeno (H2S) y el metano (CH4)
• La cantidad disuelta de un gas depende de:– Solubilidad.– Presión parcial interfase: Ley de Henry– Temperatura (^Temperatura v Concentración saturación)– Nivel de sales en agua.
• Está SATURADA si contiene tanto como puede contener.• La supersaturación puede ocurrir:
– El agua discurre por un dique (burbujas bajan y suben).– Alta actividad fotosintética.– Columna térmica de agua se descarga con mayor temperatura.
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2.1.4.- SOLUBILIDADVolatilización
• Proceso por el que los líquidos y sólidos pueden vaporizarse en la atmósfera con el siguiente proceso:– El vapor escapa a través de la interfase aire/líquido o
aire/sólido a la subcapa límite atmosférica.– El gas/vapor se difunde por difusión molecular turbulenta.– Los compuestos gaseosos se transfieren lejos del lugar por
advección y convección.
• Se produce en:– Los tanques de aireación y lagunas de aguas residuales– El gas cloro liberado accidentalmente– Liberalización de metano y Compuestos orgánicos volátiles
en vertederos.
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2.1.5.- EL SISTEMA CARBONATO
• El sistema Carbonato de las reacciones ácido-base está omnipresente en el agua.
• Las especies químicas inorgánicas minerales (CaCO3) y de la atmósfera (CO2) pueden disolverse en agua produciendo impacto en pH, alcalinidad y capacidad Tampón de las aguas.
• Equilibrios principales del Sistema Carbonato:– CO2 (gas) CO2 (acuoso)– CO2 (ac) + H2O H2CO3
– H2CO3HCO3- + H+
– HCO3- CO32- + H+
– H2OH+ + OH-
• Capacidad Tampón es la que se tiene a resistir los cambios de pH.
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2.1.6.- OXIDACIÓN - REDUCCIÓN
• En las reacciones ácido – base, ciertos compuestos son protones dadores (H+) mientras que otros son protones captores.
• En las reacciones REDOX implican donadores de electrones (e-) y aceptores de electrones (e-)
• Al no haber e- libres en la soluciones acuosas, una reacción de oxidación supone una de oxidación
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2.2.- QUÍMICA ATMOSFÉRICA
• 2.2.1.- ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA• 2.2.2.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA
ATMOSFERA.• 2.2.3.- CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA
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2.2.- QUÍMICA ATMOSFÉRICA
• Interesa la zona más próxima a la superficie terrestre compuesta por un 78% de Nitrógeno y un 21% de Oxígeno.
• Contaminantes primarios (formados por el hombre) son óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, hidrocarburos, metales y partículas
• Contaminantes secundarios (formados en la atmósfera) son el ozono, la lluvia ácida y oxidantes fotoquímicos e hidrocarburos oxidados.
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2.2.1.- ESTRUCTURAS DE LA ATMOSFERA
• El gas que rodea a la tierra varía de estructura en la medida en que la distancia aumenta debido a los gradientes de Temperatura.
• Termosfera
• Mesosfera• Estratosfera• Troposfera
Temperatura en la atmósfera
0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500 600
T(ºK)
H(K
m)
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2.2.1.- ESTRUCTURAS DE LA ATMOSFERA
• CAPA LÍMITE ATMOSFÉRICA = 0 a 2 Km donde la velocidad del viento está afectada por la resistencia cortante de la superficie terrestre.
• La densidad de la atmósfera disminuye con la altitud
• Un gas ideal a temperatura y presión estandar ocupa 22,4 litros PV = nRT
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2.2.2.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA ATMÓSFERA
• N2 780.900 ppm
• O2 209.500
• A 9.300
• CO2 300
• Ne 18• He 5,2
• CH4 2,2
• Kr 1
• N20 1
• H2 0,5
• Xe 0,08
• O3 0,02
• NH3 0,006
• NO2 0,001
• NO0,0006
• SO2 0,0002
• H2S0,0002
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2.2.3.- CONTAMINANTES ATMÓSFERA
•ÓXIDOS DE AZUFRE:–Compuestos gaseosos incoloros (SO3, SO2)
–Cuando hay vapor en cantidad suficiente, reacciona con el SO3 para dar ácido sulfúrico H2SO4.
–Dicha transformación se realiza mediante procesos fotolíticos y catalíticos.
•MONOXIDO DE CARBONO:
–Incoloro, inodoro e insípido, y débilmente soluble en agua
–Puede formarse a partir de:•Combustión incompleta del carbono cuando hay déficit de Oxígeno
•Disociación del CO2 a altas temperaturas.
•Reacciones entre el CO2 y el Carbono a altas temperaturas.
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2.2.3.- CONTAMINANTES ATMÓSFERA
•ÓXIDOS DE NITRÓGENO:–N2+O2 2NO a >1200ºC
–2NO+O22NO2 fotolisis
–El óxido nítrico es incoloro, inodoro e insípido. Mayor cantidad que dióxido
–El dióxido de nitrógeno es rojo marrón con un picante asfixiante.
–NO2+hv NO+O*
–O*+O2O3
–O3+NONO2+O2
–Los HC interaccionan desequilibrando el ciclo Produciendo NO2 y O3.
•PARTÍCULAS:–Subproductos de los contaminantes gaseosos.
–Sedimentarán en la superficie terrestre de forma natural o aglomeradas como gotas de agua.
–Ejemplo el polvo sahariano en Europa
–No deseable ya que impide la eficiencia pulmonar, interfiere el crecimiento de las plantas impidiendo la fotosíntesis por apantallamiento al posarse en las hojas.
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2.2.3.- CONTAMINANTES ATMÓSFERA
• LOS HIDROCARBUROS: – Tipos
• Alifáticos o Acíclicos: C3H8 (en cadena)
• Aromáticos: C6H6 en anillo hexagonal
• Alicíclicos: C6H12 en anillo hexagonal
– Son indeseables en la atmósfera por su toxicidad sobretodo el benceno C6H6
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2.3.- QUÍMICA DEL SUELO
• Composición química de los suelos:– En las tierras O>Si>Al>Fe>C>Ca>K>Na>Mg>Ti– En las Rocas O>Si>Al>Fe>Ca>Mg=Na>K>Ti>P– En forma de Minerales: Cuarzo, feldespato, mica, ....
• El intercambio de iones nos da la interacción entre fase sólida y líquida del suelo.
• La salinidad del suelo representa un problema en las zonas áridas debido a que la evaporación es superior a la precipitación. La fuentes principales son la meteorización, la precipitación, sales fósiles y fuentes antropogénicas.
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2.4.- MICROBIOLOGIA
• 2.4.1.- Organización del mundo microbiano• 2.4.2.- Animales, plantas, hongos, algas,
protozoos y virus• 2.4.3.- Bacterias
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2.4.1.- ORGANIZACIÓN DEL MUNDO MICROBIANOReino Microbiano Algunos Microbios Estructura celular
GusanosHelmintosPlantas acuáticasMacrofitosPlantas de semillaHelechosMusgosHongosAlgasProtozoosRotíferosCrustáceosBacteriasAlgas verdiazulesCianobacterias
Virus Muchos Sin estructura Celular
Animales
Plantas
Protistas superiores
Protistas Inferiores
Unicelular o multicelular
Estructura celular bien desarrollada:Eucariotas
Estructura celular primitiva:Procariotas
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2.4.1.- ORGANIZACIÓN DEL MUNDO MICROBIANO
• El desarrollo y continuidad de la vida de los microorganismos requiere la síntesis y el mantenimiento celular para lo que se requiere alimento en forma de carbono, energía y nutrientes (N, P, K, S, Ca,...)
• Aerobios: Necesitan ambiente de oxígeno• Anaerobios: No pueden sobrevivir con Oxígeno• Anaerobios facultativos: sobreviven en ambos.
• Autótrofos: Utilizan el CO2 como fuente de Carbono.
• Heterótrofos: Utilizan carbono orgánico.• Fotótrofos: Usan la luz como fuente de energía• Quimiótrofos: Usan energía de fuente química
inorgánica
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2.4.2.- ANIMALES, PLANTAS, HONGOS, ALGAS, PROTOZOOS Y VIRUS
•Animales (Helmintos):–Tamaño del mm y afectan a la salud humana.
–Por ejemplo los nematodos son responsables de ciertas enfermedades aunque prestan un servicio beneficioso en el tratamiento de agua en los filtros percoladores.
•Plantas:–El crecimiento de las plantas microscópicas en el entorno de los ríos se considera indeseable
–Los crecimientos heterótrofos responden a concentraciones elevadas de azucares
–Los fotótrofos requieren formas inorgánicas de nitrógeno.
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2.4.2.- ANIMALES, PLANTAS, HONGOS, ALGAS, PROTOZOOS Y VIRUS
•Hongos:–Organismos no fotosintéticos, quimioorganotrófos, aerobios, multicelulares.
–Se emplean en la degradación y compostaje de la materia orgánica muerta (SAPRÓFITO)
–Reciclan nutrientes esenciales para las plantas.
–Reproducción asexual por fisión o sexual por fusión
–Los mohos son hongos filamentosos.
–La levaduras son unicelulares no filamentosos, con reproducción asexual y facultativos.
•Algas:–Plantas acuáticas–Desde fitoplancton microscópico unicelular hasta grandes algas multicelulares.
–Contienen pigmentos fotosintéticos.
–Contribuyen al gusto y a los olores del agua, colmatan las tomas, acortan los ciclos de filtración y dan lugar a lata demanda de procesos de desinfección
•Clorofita (Verde hierva)•Cristofita (Amarilla verde)•Pirrofita (Amarilla marrón)•Euglemofita (Verde)•Rodofita (Roja)•Fiofita (Marrón)
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2.4.2.- ANIMALES, PLANTAS, HONGOS, ALGAS, PROTOZOOS Y VIRUS
•Protozoos:–Unicelulares, no fotosintéticos con reproducción asexual por fisión binaria y les faltan verdaderas paredes celulares.
–Saprófitos y acuáticos.• Pseudópodos (sarcodinos):
móviles por pseudópodos.• Flagelados (mastigóforos):
móviles por flagelos.• Ciliados (Cilióforos): libre
natación• Parásitos Suctorios: primero
ciliados y luego tentáculos• Parásitos Esporozoos inmóviles
•Virus:–Agentes infecciosos sin estructura celular.
–Reproducción vírica por reprogramación de la célula del anfitrión.
–Se componen de nucleoide de ácido nucleico (ARN o ADN), rodeado por cubierta proteínica llamada capsida.
–Pueden existir extracelulares o intracelulares.
–Según la capsida pueden ser icosaédrica, helicoidal, envoltorio y compleja.
–Tres etapas de vida: Entrada a célula, reproducción y liberación
–Pueden matar a la célula anfitrión
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2.4.3.- BACTERIAS.
• Organismos dominantes en el tratamiento biológico de aguas residuales y en sistemas ecológicos.
• Pueden ser aerobias o anaerobias.• Eucariotas (núcleo verdadero rodeado por membrana) y
procariotas (núcleo en bucle que se mueve libremente por citoplasma).
• Características morfológicas:– Formas: Coco, barra, espirilo– Disposición células: Cadenas, racimos, pares– Locomoción: con o sin flagelos.– Formación de esporas.– Cápsulas y envueltas de lodo.– Coloración Gram Positiva o Negativa
• Características fisiológicas:– Compatibilidad con oxígeno: Aerobias, anaerobias, facultativas.– Ganancia de energía: Respiración, fermentación o fotosíntesis.– Pigmentación de las células– Patogenicidad.
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2.4.3.- BACTERIAS.
• Elementos básicos de la célula:– Pared celular: con reacción a técnicas de tinción– Membrana celular: como barrera osmótica– Citoplasma: líquido interior donde se almacenan
reservas– Núcleo: Filamento de ADN– Ribosomas: Productores de proteinas y con ARN– Cápsula: Envuelta de limo que rodea la célula.– Flagelos: medios de movilidad de las bacterias.– Esporas
• Composición C5H7NO2 o C42H100N11O13P
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2.4.3.- BACTERIAS.
• Grupos metabólicos de bacterias:– Fuente de carbono:
• Inorgánico: AUTOTROFOS• Orgánico: HETEROTROFOS
– Fuente de energía:• Luz Solar: FOTOTROFOS• Reacción de Oxidación: QUEMOTROFOS.
– Donador de electrones:• Inorgánico: LITOTROFOS• Orgánicos: ORGANOTROFOS
• Caracterización:– En todas las temperaturas– En todas las presiones: Barófilos– Con distintas concentraciones de sales (Halófilos).– pH entre 4 y 10 aunque hay acidofilos
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2.4.3.- BACTERIAS.
• Se reproducen por división celular (Fisión Binaria).• Crecen en presencia de un nutriente hasta que uno
de los factores se agota. Fases:– Retardo: Se adaptan al nuevo medio– Exponencial: División máxima constante.– Estacionaria: por limitación de alimento, densidad de
población, acumulación de subproductos– Declive: cuando mortandad supera al crecimiento.
• Interesan en Ingeniería ambiental porque producen enfermedades y se utilizan para el tratamiento del agua.
• Hay bacterias indicadoras como E. Coli, coliformes fecales, coliformes totales, estreptococos fecales, clostridium perfingens.
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2.5.- REACCIONES QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS.
• Los procesos de ingeniería ambiental tienen lugar en reactores o en pseudoreactores naturales.
• El conocimiento de las velocidades de reacción determina el tamaño de los reactores necesarios para un determinado grado de tratamiento.
• Un proceso puede ser biológico, bioquímico o químico.• Muchas reacciones sólo llegan a completarse después
de mucho tiempo.• Cinética: r=Cn (r= velocidad, C = Concentración, n=
orden )• En depuración de aguas residuales la cinética es:
– Tasa de separación de materia orgánica– Tasa de crecimiento de la población microbiana– Tasa de utilización de oxígeno.
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3.- CONCEPTOS ECOLÓGICOS Y RECURSOS NATURALES
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3.- CONCEPTOS ECOLÓGICOS Y RECURSOS NATURALES
• 3.0 INTRODUCCIÓN• 3.1 EL VALOR DEL AMBIENTE• 3.2 ECOLOGÍA• 3.3 NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOSISTEMAS • 3.4 CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS• 3.5 PROCESOS EN LOS ECOSISTEMAS• 3.6 GRADIENTES AMBIENTALES, TOLERANCIA Y
ADAPTACIÓN.
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3.0.- INTRODUCCIÓN
• NICHO de la especie: conjunto de condiciones óptimas en las que la especie sobrevive y se reproduce indefinidamente.
• PERTURBACIÓN: mortandad puntual y discreta, el desplazamiento o el daño de uno o más individuos o colonias que directa o indirectamente crean una oportunidad para que se establezcan nuevos individuos.
• CONTAMINACIÓN: cualquier cambio en la calidad natural del medio causada por factores químicos, físicos o incluso biológicos. Normalmente se refiere a las actividades del hombre.
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3.0.- INTRODUCCIÓN
• Tanto la capacidad de recuperarse, como la velocidad de recuperación dependen del régimen de la perturbación, que depende de:– La naturaleza de la perturbación– El tamaño de la zona perturbada– La magnitud y duración del suceso (intensidad y
potencia de la fuerza perturbadora)– Temporalización y frecuencia de la fuerza
perturbadora.– Facilidad de predicción de la perturbación– Tasa de retorno: tiempo medio necesario para
perturbar la zona completa.
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3.0.- INTRODUCCIÓN
• Hay tres propiedades comunitarias que son importantes en este contexto:– ESTABILIDAD: Capacidad para recuperarse y volver a su
configuración original tras una perturbación– RESILIENCIA: Medida de la velocidad con la que la
comunidad vuelve a su estado anterior tras una perturbación.– RESISTENCIA: Cuanta perturbación puede absorber una
comunidad antes de que salte a una nueva configuración.
• Antes de comentar el impacto de la contaminación en los sistemas ecológicos es necesario explorar los principales factores que regulan los ecosistemas de agua dulce, terrestre y marino, y examinar brevemente los efectos de las perturbaciones naturales y las actuaciones de ingeniería en estos sistemas.
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3.1.- EL VALOR DEL AMBIENTE
• LOS RECURSOS NATURALES PUEDEN SER:– NO RENOVABLES: finitos
• COMBUSTIBLES FOSILES• MINERALES• MADERAS TROPICALES TALADAS Y NO REPUESTAS• ANIMALES O PLANTAS RARAS QUE SE RECOGEN
INCONTROLADAMENTE
– RENOVABLES• ENERGIA DEL SOL• CICLOS BIOLÓGICOS Y BIOQUÍMICOS• MADERAS TALADAS Y REPLANTADAS• POBLACIONES DE ANIMALES Y PLANTAS DE
RECOLECCIÓN CONTROLADA.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.1.- EL VALOR DEL AMBIENTE• LA BIODIVERSIDAD ES UN RECURSO BÁSICO QUE
ACTUA COMO SISTEMA DE APOYO A LA VIDA HUMANA (50millones de especies)
• EL MEDIO NATURAL ES UN COMPLEJO ORDENADO EN EL QUE LAS ESPECIES ESTÁN ARMONICAMENTE COADAPTADAS. (especies esenciales(conejos o lapas) y otras no)
• CLASES DE PERDIDAS DE RECURSOS BIOLÓGICOS:– DISMINUCION DE ESPECIES QUE FUERON COMUNES (búfalos
por vacas)– EXTINCIÓN DE ESPECIES LOCAL O GLOBALMENTE– RUPTURA DEL ECOSISTEMA (DEBILITACION CATASTRÓFICA)
• ETICA AMBIENTAL Y SOSTENIBILIDAD: Obligaciones, deberes y responsabilidades con el entorno
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.1.- EL VALOR DEL AMBIENTE
• Calidad de Vida: es el motor de la vida social y está determinada por la integración de:– Nivel de Renta: para asegurar la satisfacción de las
necesidades primarias (alimento, vivienda, vestido, sanidad y educación)
– Condiciones de vida y trabajo: • Vida: garantías de libertad, participación en la sociedad,
igualdad de oportunidades, seguridad ciudadana, seguridad social, disponibilidad y acceso a los servicios públicos
• Trabajo: ambiente físico (ruido, vibraciones, contaminación, temperatura, iluminación) y psicológico (consideración, información, participación, capacidad de iniciativa)
– Calidad ambiental: Conservación ecosistemas, biodiversidad, paisaje, pureza del aire, cantidad y calidad del agua, estado y limpieza del suelo.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.2.-ECOLOGÍA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ecología. Definición
• Definiciones:– ecología. (del griego oikos "casa", y logos " conocimiento")
• 1. f. Ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con su entorno.
• 2. f. Parte de la sociología que estudia la relación entre los grupos humanos y su ambiente, tanto físico como social.
• 3. f. Defensa y protección de la naturaleza y del medio ambiente. La juventud está preocupada por la ecología.: Proteger la biodiversidad
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ecología. Ciencia multidisplinar (I)
• Física– En todo proceso biótico hay transferencia de
energía– Ejemplo importante: traslado de energía (y
materia) según esta cadena:• Sol Plantas Herbíboro 1er comensal del herbíboro
2º comensal ... bacterias• Toda la energía captada inicialmente acaba en forma de
calor
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ecología. Ciencia multidisplinar (II)
• Química– Todos los procesos metabólicos y fisiológicos de
los sistemas se basan en reacciones químicas
• Geología– La estructura del biomas depende de la estructura
geológica del entorno.
• Geografía– Disciplina en la que se basa el estudio de la
distribución de los seres vivos y los ecosistemas
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ecología. Ciencia multidisplinar (III)
• Matemáticas– Qué vamos a contar sobre las matemáticas
• Climatología y meteorología– Importantísimo no confundir clima con tiempo
(atmosférico) tal y como hacen – en algún caso malintencionadamente – los negacionistas.
• Una época de sequía no es prueba del calentamiento global, como tampoco es prueba de que no existe el que haya una época con lluvias abundantes y bien repartidas.
• En cambio, sí es prueba del calentamiento: – La velocidad media en el aumento o disminución de
determinados parámetros en tierra, mar y aire.– La velocidad media del aumento MEDIO GLOBAL de la
temperatura de la tierra– La velocidad media del retroceso de glaciares y hielos
polares¿ALGUIEN HA OBSERVADO QUE LA PALABRA VELOCIDAD MEDIA
ESTA SUBRAYADA?
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Ecología. Ciencia multidisplinar (IV)
• Ética– En los últimos tiempos el sector de opinión más
inmerso en la Ética Religiosa ha puesto en entredicho cualquier razonamiento ético no relacionado con la (su) religión. Llamémosle intento de monopolio de la ética.
– Con un solo ejemplo sirve para comprobar que existe ética fuera de la religión
• Definición de sostenibilidad: Característica o estado según el cual pueden satisfacerse las necesidades de la población actual y local sin comprometer la capacidad de generaciones futuras o de poblaciones de otras regiones de satisfacer sus necesidades.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.3.-NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología (I)
• SER: Cualquier cosa que existe. • Ser vivo: bacterias, hongos, animales, etc.• Ser inerte: como los virus, una roca, el agua, calor, sol,
una silla• INDIVIDUO: Cualquier ser vivo• ESPECIE: Conjunto de individuos que poseen el
mismo genoma // Grupo de individuos capaces de producir descendencia fértil.
• POBLACIÓN: Conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y ocupan el mismo hábitat.
• Hábitat: Espacio que reúne las condiciones adecuadas para que la especie pueda residir y reproducirse, perpetuando su presencia.
– (p.e. población de ballenas en el Golfo de California, población de cedros en Líbano, etc.)
Caballo y burros son especies.El mulo (yegua + asno) o el burdégano (caballo + asna) no son especie, pues no pueden tener mulitos o burdeganitos
Balfín: Delfín nariz de botella hembra y falsa orca macho.Bengala: Gato doméstico y gato de bengala.Burdégano: Caballo y asna.Cama: Camello y llama hembra.Caraval: Caracal macho y serval hembra.Cebrallo o zebrallo: Cebra macho y yegua.Cebrasno o zebrasno: Cebra y asno.Dzo: Yak machos y vaca doméstica.Grolar: Oso Grizzly y oso polar.Leopón: Leopardo macho y leóna.Ligre: León y tigresa.Mula: Yegua y burro (asno).Pumapardo: Puma macho y leopardo hembra.Tigón: Tigre y leóna
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología (II)
• INDIVIDUAL: con funciones fisiológicas y responden a las condiciones ambientales
• POBLACIÓN: grupo de individuos de la misma especie en una zona concreta al mismo tiempo.
• COMUNIDAD: Conjunto de poblaciones interactuando entre sí y ocupando el mismo hábitat
• ECOSISTEMA: Combinación e interacción entre los factores bióticos (seres vivos) y los factores abióticos (seres inertes) en la naturaleza.
• BIOMA: Conjunto de comunidades vegetales que ocupan el misma área geográfica.
– Por ejemplo, Tundra, Taiga, Desierto, Bosque Templado Caducifolio, Bosque de Coníferas, Bosque tropical lluvioso, etc.
• BIOSFERA: Unidad ecológica constituida por el conjunto de todos los ecosistemas del planeta Tierra.
• Es la parte de nuestro planeta habitada por todos los seres vivos.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología (III)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología (IVa)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología (IVb)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles de organización en ecología V
1.) La Atmósfera: Gases que envuelven la tierra.
2.) Hidrosfera: Todo el agua en, sobre o por encima de la superficie terrestre: océanos, ríos, lagos, agua subterránea, lluvia.
3.) Biosfera: Parte del mundo en la cual están presentes los seres vivos: La superficie de la tierra, el suelo, los mares, el aire.
4.) Litosfera: Parte sólida exterior de la tierra.
En la tierra se presentan cuatro "-feras": Atmósfera, hidrosfera, bioesfera y litosfera.
La geología es la ciencia de la litosfera y sus relaciones con las otras "-feras".
La intersección de Litosfera-Atmósfera presenta todos los procesos como erosión y meteorización.
La intersección de Hidrosfera-Litosfera trata del agua subterránea transporte en el agua, ambiente de río.
El conjunto de biosfera-litosfera se trata de la vida en las épocas pasadas, la evolución, los fósiles y en general la paleontología
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.4.- CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
• Bacterias: Organismos unicelulares procarióticos (sin núcleo)
Clasificación general SERES VIVOS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Clasificación general SERES VIVOS• Protistas: Eucariotas que no entran en los grupos de
hongos, animales o plantas
Ameba
Vorticela Diatomeas
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Clasificación general SERES VIVOS
• Hongos: Organismos multicelulares eucariotos (con núcleo)– Sin cloroplastos. No pueden sintetizar su propio
alimento (Hetrótrofos) Ejemplos: Todo tipo de setas; los champiñones;las levaduras
del pan y la cerveza; los hongos que crean enfermedades en la piel; la penicilina; los mohos; etc.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Clasificación general SERES VIVOS• Vegetales: Organismos eucarióticos que utilizan la
fotosíntesis para producir sus nutrientes.
6 CO2 + 6 H2O + energía (luz) → C6H12O6 (glucosa) + 6 O2
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Número de especies
• Reino animal 1.575.000 – Arthropoda 1.156.000
• Insectos 1.037.000
– Chordata 49.693 • Peces 22.000 • Anfibios 4.000 • Reptiles 6.500 • Aves 9.672 • Mamíferos 4.327
– Otros . hasta completar
• Reino vegetal 270 000 • Reino hongos 54.000 • Reino protistas 81.000
– Algas 33.000 – Protozoos 35.000 – Protohongos 13.000
• Procariotas 4.450 – Dominio bacterias
4.000 – Dominio arqueas 450 Fijaos en la cantidad de
especies de insectos
mamíferos hay pocos en comparación con los demás. Casi tantos como anfibios
Especies de bacterias también hay pocas, a pesar de su capacidad de mutación
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
¿Nos falta algo? PRIONES Y VIRUS
• Prión: Proteína de carácter infeccioso capaz de autorreproducirse, procedente de una proteína natural e inocua que se transforma en una forma nociva.
– Es responsable de enfermedades como la encefalopatía espongiforme bovina, la de Creutzfeldt-Jacob o el kuru.
• Virus: Organismo de estructura muy sencilla, compuesto de proteínas y ácidos nucleicos, y capaz de reproducirse solo en el seno de células vivas específicas, utilizando su metabolismo.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Clasificación general SERES VIVOS
• Animales: Organismos eucarióticos multicelulares.– Distintas clasificaciones
• herbívoros, carnívoros y omnívoros• Vertebrados o invertebrados: si poseen o no columna
vertebral• Animales de sangre caliente (como los humanos) y
animales de sangre fría (como los peces)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Tipo de alimentación SERES VIVOS
• Heterótrofo: aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos– del griego hetero, otro, desigual, diferente y trofo, que se alimenta.– p.e.: la mayoría de las bacterias y protozoos, todos los animales y
hongos• Autótrofos: organismos capaces de sintetizar todas las sustancias
esenciales para sus metabolismos a partir de sustancias inorgánicas– Para su nutrición no necesitan de otros seres vivos. – Primer eslabón en las cadenas tróficas– Productores primarios de la materia orgánica.– Tipos:
• Fotosintéticos: Producción de materia orgánica a partir de CO2 y otros elementos inorgánicos, empleando la luz del sol como fuente de energía.
• Quimosintéticos: Producción de materia orgánica a partir de moléculas inorgánicas con átomos de carbono (CO2, CH4, carbonatos, etc) y otros elementos inorgánicos empleando la energía de moléculas inorgánicas, como por ejemplo el ácido sulfhídrico (H2S) o el hidrógeno gaseoso o el metano, sin contar con la luz solar
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.5.- PROCESOS EN LOS ECOSISTEMAS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
FLUJO DE ENERGIA
• FLUJO DE ENERGIA– FUENTES DE ENERGÍA: La luz se convierte en energía
química.– FOTOSINTESIS: 12H2O + 6CO2+709kcal clorofila +
enzimas C6H1206 + 6O2 + 6 H2O– RESPIRACIÓN: C6H12O6 + 602 enzimas metabólicas
CO2 + H20 + Energía para el trabajo y mantenimiento.– PRODUCCIÓN PRIMARIA: Energía química acumulada por las
plantas por unidad de superficie y de tiempo.– CADENAS ALIMENTICIAS: Autotrofas y heterótrofas y
saprófitas.– PRODUCCIÓN SECUNDARIA: Se pierde energía
(excrementos, respiración, metabolismo)-> sólo hay un 10% de transferencia de energía entre niveles.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Fotosíntesis y respiración• La fotosíntesis se produce en los cloroplastos y su reacción global
es 6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa C6H12O6 + 6 O2Energía captada: 2815 kJ/mol de glucosa = 39 kJ/gr C
• La energía de la luz es captada por la clorofila de las células verdes de las plantas y utilizada para regenerar moléculas de ATP y NADPH (Fase luminosa). En una segunda fase la energía química contenida en el ATP y el NADPH es utilizada para reducir moléculas de CO2 hasta gliceraldehido, a partir del cual se sintetizan las distintas moléculas orgánicas, principalmente glucosa. Con la glucosa se forma almidón, celulosa y otros carbohidratos esenciales en la constitución de las plantas. La respiración se realiza en las mitocondrias con una reacción global:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + EnergíaEnergía liberada: 2815 kJ/mol de glucosa = 39 kJ/gr C
• La energía desprendida en esta reacción queda almacenada en ATP y NADH que la célula puede utilizar para cualquier proceso en el que necesite energía.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Importancia de la fotosíntesis• La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico
más importante de la Biosfera por varios motivos1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica
se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante
4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
¿Porqué son verdes las hojas?
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles tróficos (I)
• Nivel trófico Niveles por los que pasa la energía y la materia orgánica.
• Cadena alimenticia La suma de todos los niveles tróficos de un ecosistema
• Red Alimenticia Relaciones alimenticias en un ecosistema
• PRODUCCIÓN PRIMARIA producción de materia orgánica que realizan los organismos autótrofos (productores primarios) a través de los procesos de fotosíntesis o quimiosíntesis aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Niveles tróficos (II)
• Clasificación de los CONSUMIDORES– Primarios: se alimentan directamente de
vegetales o de otros productores. – Secundarios: se alimentan solo de consumidores
primarios. – Consumidores terciarios: se alimentan solo de
animales que devoran otros animales– Consumidores omnívoros, que se alimentan de
todo, tanto de vegetales como de animales.– Consumidores detritívoros, que se alimentan de
los detritos, partes orgánicas muertas.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
La cadena trófica no aguanta
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Pirámide de energía (I)
= 423 W/m2
Constante solar:energía que atraviesa 1 m2 perpendicular a la radiación del sol y medido fuera de la atmósfera
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Producción primaria neta - Ecosistemas
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Producción primaria neta - Ecosistemas
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Pirámide de energía (II)
En ocre, producción neta de cada nivel. En azul, respiración. La suma, a la izquierda, es la energía asimilada
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Pirámide de energía (II)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Pirámide de energía en sistemas acuáticos
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Pirámide de energía en sistemas acuáticos
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Emisiones CO2 en el mundo procedentes de combustibles fósiles (1990-2007)
Descripción 1990 1995 2000 2005 20072007en C % Cambio 90-07
CO2 en millones de toneladas 20.980 21.810 23.497 27.147 28.962 7.899 38%
Población mundial en millones 5.259 5.675 6.072 6.382 6.535 26%
CO2 por cápita en toneladas 3,99 3,84 3,87 4,20 4,38 1,19 10%
Fuente: Agencia Internacional de la Energía
Producciónanual Extensión
Producciónanual
(gC/m2) (106 km2) (106 ton C)Bosques 400 41 16.400 Cultivos 350 15 5.250 Estepas y pastos 200 30 6.000 Desiertos 50 40 2.000 Rocas, hielos, ciudades 0 22 0
Tierras 148 29 650Océanos 100 361 36.100 Aguas continentales 100 1,9 190
Aguas 363 36.290 Total 65.940
Producción en la biosfera
Producción total de la biosfera
Equivalente a:12 kg CO2/d/habLa media mundial de producción de basura es de1 kg/d/hab.¡12 veces más peso como CO2 que como basura!
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Flujos de energía en un ecosistema
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
RESUMEN PROCESOS EN EL ECOSISTEMALUZ SOLAR
FOTOSINTESIS
PRODUCCION TOTAL BRUTA
PROCESO RESPIRATORIO
PRODUCCION PRIMARIA NETA
IMPORTACION MATERIA ORGANICA
HERVIBOROS
CARNIVOROS
CALORCARNIVOROS SUPERIORES
REDUCTORES
ALMACENAMIENTO MATERIA
ORGANICA MUERTA
EXPORTACIONA
UT
OT
RO
FO
S
PR
OD
UC
TO
RE
S
PR
IMA
RIO
S
HE
TE
RO
TR
OF
OS
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
LA DIMENSIÓN HUMANA
• EFECTO INVERNADERO• LA POBLACIÓN SE HA DUPLICADO EN LOS
ULTIMOS 40 AÑOS PERO NO DE MODO UNIFORME
• 2% SUPERFICIE HABITADA, 60% APROVECHADA POR CULTIVOS, PASTOREO, BOSQUES,.... LOS DESIERTOS ESTAN CRECIENDO
• LA ACTIVIDAD HUMANA ES UNA CAUSA SIGNIFICATIVA DEL CAMBIO AMBIENTAL
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
3.6.- GRADIENTES AMBIENTALES, TOLERANCIA Y ADAPTACIÓN
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
GRADIENTES AMBIENTALES, TOLERANCIA Y ADAPTACIÓN
• DESIGUAL DISTRIBUCIÓN DE ORGANISMOS EN EL GLOBO SEGÚN FACTORES FISICOS QUE VARIAN EN UNA GAMA LIMITADA CON UN GRADIENTE EN LOS EXTREMOS.
• FRENTE AL GRADIENTE SE GENERA LA CURVA DE TOLERANCIA CON UNA DISTRIBUCIÓN NORMAL
• EURITÓPICAS (curva de tolerancia abierta y amplio intervalo óptimo) y ESTENOTÓPICAS (escasa tolerancia).
• ADAPTACIÓN = AJUSTES NORMALES A UN AMBIENTE CAMBIANTE
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Evolución biológica (I)
• Evolución biológica: Proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, y que se ve reflejado en cambios en sus genes– Ciencias de la vida – Evolución: un cambio en el perfil
genético de una población de individuos.• Mecanismos de la herencia: ADN• Mutación
– Cambio permanente y transmisible en material genético.– Por errores de copia en el material genético o exposición a
radiación, químicos o virus, o deliberadamente bajo el control celular.
– Las mutaciones somáticas, que (cuando son accidentales) generalmente conducen a malformaciones o muerte de células y pueden producir cáncer.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Evolución biológica (II)
• Importancia de las mutaciones– Permiten la evolución, generan diversidad
genética - selección natural– Afectan a la eficacia biológica del portador, y por
tanto son objeto de la selección natural• Deletéreas (negativas)• Beneficiosas• Neutras (no afectan las oportunidades de supervivencia
y reproducción de los organismos)
• Recombinación genética: Proceso mediante el cual la información genética se redistribuye – Diversidad
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Márgenes de tolerancia a factores abióticos (I)
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Recursos naturales
• Recursos naturales: Aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del hombre; y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos indispensables para la continuidad de la vida en el planeta).
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Recursos renovables
• Recursos renovables: Aquellos recursos naturales que se regeneran a una tasa MENOR a la de su consumo, descontada la tasa de reutilización y recuperación– p.e. Agua, aire, biomasa– Ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo
si su tasa de utilización se eleva hasta evitar su renovación
– Recursos perpetuos: aquellos inagotables. p.e. energía del sol, espacio, tiempo
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
Recursos no renovables
• Definición igual que los renovables pero cambiando MAYOR por MENOR:
• Recursos no renovables: Aquellos recursos naturales que se regeneran a una tasa MENOR a la de su consumo, descontada la tasa de reutilización y recuperación– Carbón, gas y petróleo se destruyen con el uso:
NO CIERRAN EL CICLO COMO TALES– Minerales. No suelen destruirse, pero su
dispersión a vertederos es equivalente a su destrucción.
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
4.- SISTEMAS ECOLÓGICOS, PERTURBACIONES Y CONTAMINACIÓN
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
4.1- ÍNDICE
• 4.1.- ÍNDICE• 4.2.- EL ENTORNO DEL AGUA DULCE• 4.3.- SISTEMAS MARINOS• 4.4.- ECOSISTEMAS TERRESTRES• 4.5.- SISTEMAS ECOLÓGICOS Y
CONTAMINACIÓN
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TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍATEMA 1.- FUNDAMENTOS DE LA ECOLOGÍA
4.2.- EL ENTORNO DEL AGUA DULCE
• 4.2.1.- Oxígeno• 4.2.2.- Corriente• 4.2.3.- Química del agua• 4.2.4.- Luz y zonificación de lagos• 4.2.5.- Clasificación de los lagos• 4.2.6.- Densidad y estratificación térmica• 4.2.7.- Regulación del agua
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4.2.1.- EL OXÍGENO
• Es esencial para la vida animal• Es 30 veces menos abundante en el agua (10mg/l)
que en el aire -> puede convertirse en un factor limitante.
• La concentración de Oxígeno con la reducción de temperatura de agua.
• El salmón y trucha necesitan altos niveles de O2, mientras que otras especies menos (6 mg/l).
• Cualquier efecto que reduzca los niveles de O2 tendrá un efecto dramático en el funcionamiento de las comunidades y ecosistemas de agua dulce.
• Los niveles excesivos de materia orgánica pueden dar lugar a reducciones drásticas en los niveles de O2.
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4.2.2.- CORRIENTE
• Afecta al tipo de sustrato, la naturaleza erosiva del canal del cauce, los niveles de O2 y las cargas de sedimento -> afecta a la ecología.
• El esfuerzo cortante de la corriente sobre el sustrato es proporcional a la velocidad al cuadrado, e influye en la estabilidad del sustrato y la habilidad de los animales para retener su posición en el lecho.
• Los organismos tienen preferencias por un intervalo más bien estrecho de velocidades de corriente.
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4.2.2.- CORRIENTE: Perturbaciones por inundaciones
• Una inundación fuerte -> lecho del cauce socavado por partículas de arena y grava, separando comunidades de plantas que crecen sobre las piedras.
• Para avenidas pequeñas la Resiliencia suele ser alta con una recuperación rápida de las densidades de invertebrados entre varias semanas y unos pocos meses. Los invertebrados muestran adaptaciones para evitar los pequeños aumentos de velocidad retrayéndose a más profundidad en el sustrato. Los invertebrados y peces se pueden mover a zonas con remansos.
• Las perturbaciones catastróficas por descargas equivalentes a la avenidas de 50 a 100 años tienen consecuencias de mucho más largo plazo. Producen socavamiento y separación del sustrato afectarán dramáticamente al ecosistema del río.
• Las perturbaciones impredecibles, no estacionales, irregulares en sistemas perturbados con poca frecuencia, tienen impactos serios
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4.2.2.- CORRIENTE: Ingeniería en las crecidas.
• La ingeniería sobre arroyos y ríos está basada en la prevención de inundaciones del terreno colindante:– Modificaciones del canal para aumentar la capacidad de
transporte.– Reducir los niveles de agua.– Reducir la frecuencia de flujos sobre riberas.– Modificación de la descarga mediante presas, almacenando
la descarga punta y regulando los caudales aguas abajo.– Eliminación sistemática de piedras sobresalientes y de
diques de arrastres para ayudar al transporte.– Canalizaciones para mejorar el flujo y control de avenidas.
• Los procedimientos de control de avenidas combinados con la degradación humana de las áreas de captación pueden conducir a crecidas extremas y a sedimentación de larga duración
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4.2.2.- CORRIENTE: Cambios en el sustrato y longitudinales
• La corriente controla la naturaleza del sustrato:– Corrientes rápidas -> gravas gruesas y guijarros– Corrientes lentas -> sedimentos finos, arenas y lodos.
• Diferentes sustratos suponen diferentes especies. • Mientras menos estable sea el sustrato, mayor será
el efecto perturbador de una crecida.• De la cabecera hasta la zona baja de un río, la
velocidad de la corriente tiende a aminorar, cuando la pendiente decae, la profundidad del agua aumenta según crece el río, la temperatura del agua aumenta -> los niveles de oxígeno se reducen en la dirección de la corriente -> cambios longitudinales en las comunidades.
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4.2.3.- QUÍMICA DEL AGUA
• El aporte que tiene el agua de materia disuelta tiene lugar por sustratos superficiales y del subsuelo de distintos acuíferos -> la naturaleza química de los sistemas de agua dulce refleja los tipos de suelo y los usos del mismo.– En piedra caliza: alta alcalinidad y pH -> más
ricas en macroinvertebrados– En granito: bajo contenido de sales y aguas ácidas
-> nº pobre de especies.– En zonas agrícolas: Nitrógeno y Fósforo de
abonos.
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4.2.4.- LUZ Y ZONIFICACIÓN EN LAGOS
• La penetración de la luz en aguas quietas es pobre -> factor imitante de la fotosíntesis de las plantas acuáticas -> restringidas a profundidades pequeñas.
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4.2.4.- LUZ Y ZONIFICACIÓN EN LAGOS
• En zona litoral dominan las macrofitas, tanto sumergidas, flotantes o emergentes.
• En zona eufótica se extiende hasta la profundidad donde la intensidad media de la luz permite que la producción de plantas se iguale a la respiración -> fitoplancton, organismos unicelulares y pequeñas colonias de algas.
• En zona Profunda no hay fotosíntesis -> No Plantas, pero si energía heterótrofa en forma de lluvia de detritus de las zonas altas.
• Una forma de controlar el crecimiento de algas en embalses destinados a agua potable es incrementar la profundidad de mezclado.
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4.2.5.- CLASIFICACIÓN DE LOS LAGOS
CARÁCTER EUTRÓFICO OLIGOTRÓFICO
Forma del Lago Extenso y poco profundo Estrecho y profundoSustrato del lago Sal f ina orgánica Piedras y sales inorgánicasOrilla del lago Herbácea PedregosaPenetración de la luz hasta 1% de lasuperficie (m) -20 20 -120Color del agua Amarillo y verde Verde o azulProducción primaria neta (g/m2/año) 150 - 500 15 - 50Concentración clorofila (g/l) -15+ 0,3 - 2,5Rango alcalinidad anual (meq/l) 1+ hasta 0,59P total (ppb) 10 - 30 < 1 - 5N total (ppb) 300 - 650 < 1 - 200
OxígenoAlto en superficie, escasodebajo hielo o termoclima Elevado
MacrofitasMuchas especies en zonaspoco profundas
Pocas especies, algunas enaguas profundas
Fitoplancton Pocas especies, nº elevado Muchas especies, nº bajoZooplancton Pocas especies, nº elevado Muchas especies, nº bajoMacroinvertebrados Muchas especies, nº elevado Pocas especies, nº bajoPeces Muchas especies Pocas especies
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4.2.6.- DENSIDAD DEL AGUA Y ESTRATIFICACION TÉRMICA
• La densidad tiene un máximo a 4ºC. Por debajo o por encima de esta Tº el agua flota sobre el agua a 4ºC
• Aparecen ciclos estacionales de floraciones de fitoplancton por reposición de nutrientes en otoño y aumento Tº en primavera.
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4.2.7.- REGULACIÓN DEL AGUA: Aguas arriba
• Cuando se atraviesa una barrera en un río, las condiciones ecológicas cambian drásticamente aguas arriba ya que el sistema acuático cambia de condiciones de río a lago.
• La reducción del caudal produce deposición de sedimentos.
• La vegetación sumergida empieza a descomponerse, liberando nutrientes que produce reducción del nivel de oxígeno en el fondo debida a la actividad bacteriana exacerbada por la estratificación térmica.
• Aparecen plagas de insectos.• Cortan las vías migratorias de los peces.
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4.2.7.- REGULACIÓN DEL AGUA: Aguas abajo
• Aguas abajo el río pierde su naturaleza dinámica, siendo el flujo más regular
• Los regímenes de temperaturas son alterados
• Los niveles de oxígeno pueden caer si se libera agua de las capas más profundas.
• Pueden contener hidróxidos de Fe y Mn, y sulfuro de Hidrógeno disuelto.
• Los sedimentos y los nutrientes quedan aguas arriba -> se reduce la productividad de fitoplancton.
• Pueden cambiar mares y lagos aguas abajo.
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4.3.- SISTEMAS MARINOS• Más de la mitad del globo se encuentra bajo 4.000 m
de mar, en permanente oscuridad, a 4ºC y presión por encima de 400 atm. El mayor ecosistema del Mundo.
• El 95% del pescado se captura en la plataforma continental (8% superficie del mar).
• Veremos:– 4.3.1.- Temperatura.– 4.3.2.- Salinidad– 4.3.3.- Estratificación y productividad.– 4.3.4.- pH– 4.3.5.- Oxígeno– 4.3.6.- Circulación– 4.3.7.- Olas– 4.3.8.- Perturbaciones naturales– 4.3.9.- Perturbaciones antropogénicas
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4.3.1.- SISTEMAS MARINOS: TEMPERATURA
• Uniformidad en las características fisicoquímicas de los océanos:
• Temperaturas entre:– 0ºC en latitudes altas (-2ºC aguas profundas
Artico)– +30ºC aguas tropicales poco profundas (35ºC
golfo Pérsico)– Intervalo de 37º C frente a los 145ºC de intervalo
en los ecosistemas Terrestres
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4.3.2.- SISTEMAS MARINOS: SALINIDAD
• Salinidad es la cantidad total de materia inorgánica disuelta en el agua de mar (3,5%):– Mar Sargazos 3,7% (poca lluvia y evaporación alta)– Artico 3% (deshielo)– Mediterráneo oriental 4% – Báltico norte 0,5% (bajas Temp y muchos rios).
• Los principales cationes son sodio, magnesio, calcio, potasio y estroncio.
• Los principales aniones son cloruro, sulfato, bromuro y bicarbonato
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4.3.3.- ESTRATIFICACIÓN Y PRODUCTIVIDAD
• La temperatura y la salinidad influyen en la densidad.– En latitudes bajas similar a lagos: la
descomposición de plantas y animales se hunde, no reciclandose en capas superiores -> aguas tropicales son improductivas y por ello azules y transparentes.
– En latitudes altas hay mezcla continua que trae los nutrientes a la superficie.Estación Luz Nutrientes Productivid
ad
Primavera Aumentando Alta Alta
Verano Alta Baja Baja
Otoño Disminuyendo
Reciclando Moderada
Invierno Baja Alta Baja
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4.3.4.- pH
• Varía entre 7,5 y 8,4– Valores más altos en superficie durante periodos
de alta productividad cuando se retira el CO2 durante la fotosíntesis.
– El aumento de Temperatura o Presión produce un ligero descenso de de pH.
• Son las propiedades Tampón del agua de mar por presencia de bases fuertes y ácidos débiles, las que mantienen el pH
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4.3.5.- OXÍGENO
• Las propiedades mezcladoras de los Océanos proporcionan oxígeno a las profundidades.
• Por tanto el Oxígeno no es un factor limitante
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4.3.6.- CIRCULACIÓN
• Al rotar la tierra sobre su eje, los puntos situados a distintas latitudes giran a diferentes velocidades (entre 0 Km/h en el polo y 1.600 Km/h en el ecuador).
• Los vientos alisios soplan del Nordeste en el hemisferio norte y del Sureste en el Sur
• Cada capa se mueve con menor velocidad. La energía del viento se agota entre 100 y 200 m.
• Las corrientes más profundas se inician por diferencias de densidad y por corrientes emergentes.
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4.3.7.- OLAS
• El tamaño y velocidad de las olas depende de la velocidad, la duración y el alcance del viento.
• En teoría la altura de una ola no debe superar 0,14 su longitud.
• En aguas poco profundas la fricción contra el lecho hace que la longitud disminuya, aumentando la altura, provocando que rompan.
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4.3.8.- PERTURBACIONES NATURALES
• Huracanes, inundaciones, sequías solo tienen efecto a escala local.
• Estos factores varían estacionalmente, como la fauna y la flora.
• En costas templadas con poca estacionalidad, las tormentas traen la destrucción masiva de algas, pero se regeneran muy pronto.
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4.3.9.- PERTURBACIONES ANTROPOGÉNICAS
• Plataforma de la Shell Oil como chatarra• Infecciones víricas por bañarse en playas
contaminadas por aguas residuales.• Descubrimientos de PCB (policloruros de
bifenilo) en los pingüinos.• Descubrimiento de plomo en el hielo ártico.
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4.4.- ECOSISTEMAS TERRESTRES.
• Se caracterizan por su vegetación, que le confiere estructura tridimensional.
• Las zonas en que la vegetación crece en condiciones ambientales similares y con análogas historias de cambio ambiental se suelen parecer unas a otras en composición y estructura. -> BIOMA
• Factores ambientales más importantes:– 4.4.1.- Temperatura y Humedad– 4.4.2.- Luz, nutrientes y suelo– 4.4.3.- Influencia de la humanidad– 4.4.4.- Cambios naturales en la vegetación terrestre
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4.4.1.- TEMPERATURA Y HUMEDAD
• La tierra se calienta y se enfría mucho más rápidamente que el agua -> los hábitats terrestres tienen mayores fluctuaciones de Tª.
• La Tª afecta más a nivel global a los animales, en sus patrones de conducta.
• La humedad es el factor físico más importante en la ecología terrestre.– Los organismos terrestres pierden agua por evaporación y
excreción.– Los organismos recuperan el agua bebiendo, comiendo o
del suelo.
• Los niveles de Tª y Humedad interaccionan (si aumenta Tª -> aumenta evaporación).
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4.4.2.- LUZ, NUTRIENTES Y SUELO
• La Luz es vital para la fotosíntesis.• Todas las plantas necesitan nutrientes (P, N,
Mg, Fe, S, K, Ca) pero no en las mismas proporciones -> El tipo de suelo afecta a la distribución de las plantas.
• A su vez el suelo se ve afectado por las plantas que crecen en ellos.
• El pH del suelo también puede ejercer fuerte influencia sobre el tipo de vegetación.
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4.4.3.- LA INFLUENCIA DE LA HUMANIDAD
• En gran parte del mundo la vegetación es seminatural, como resultado de la actividad del hombre.
• Por ejemplo los bosques tropicales que han pasado a ser tierras de pastoreo
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4.4.4.- CAMBIOS NATURALES Y PERTURBACIONES
• La vegetación está en un estado natural de flujo de forma estacional.
• Teóricamente, si el estado final queda destruido por una perturbación de algún tipo, el proceso se repetiría y se restauraría la misma vegetación de la etapa final.
• Perturbaciones:– Procesos fisiográficos o geomórficos que crean zonas de
colonización por otras especies: Erosión, movimientos de suelo por gravedad, meandros, embarrado de lagos, arrastre glaciares,...
– Procesos Climáticos que inician el cambio de vegetación: Sequías, incendios por rayos, heladas, árboles derribados por aire,...
– Procesos Bióticos que conducen a la muerte de las plantas y crean espacios para las nuevas: Pastoreo, epidemias,...
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4.5.- SISTEMAS ECOLÓGICOS Y CONTAMINACIÓN
• 4.5.1.- Definición y clasificación de contaminantes
• 4.5.2.- Bioacumulación y biomagnificación• 4.5.3.- Mezcla de compuestos o
contaminantes.• 4.5.4.- Efectos letales o subletales.• 4.5.5.- Factores ambientales que afectan a
la toxicidad
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4.5.1.- DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE CONTAMINANTES
• Contaminante = sustancia que aparece en el ambiente, como resultado de la actividad humana y que tienen efecto nocivo sobre el entorno. Tipos:– Que afectan al medio físico: Cambian el medio físico
haciendo que las condiciones sean menos adecuadas para la vida
• Exceso de CO2, aunque es necesario para la fotosíntesis provoca calentamiento global
• Exceso de nutrientes -> aumento actividad primaria en los cursos de agua -> desoxigenación del agua
– Tóxicos: afectan directamente a la salud de los organismos. Depende de factores como:
• Concentración• Formas químicas o especies de compuestos (los metales
pesados se distribuyen mejor en forma metilada)• Persistencia (DDT)
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4.5.2.- BIOACUMULACIÓN Y BIOMAGNIFICACIÓN
• Bioacumulación es el mecanismo natural por el que las células obtienen sus nutrientes, elementos y vitaminas básicos, y que sus rutas no son exclusivas de los componentes tóxicos.
• La Biomagnificación es a nivel del ecosistema cuando el compuesto tóxico no se excreta del organismo. (DDT).
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4.5.3.- MEZCLAS DE COMPUESTOS O CONTAMINATES
• Todos los ambientes son mezcla de compuestos naturales orgánicos e inorgánicos que pueden tener efectos en la toxicidad.
• Si dos compuestos están presentes en una mezcla pueden tener efecto – Aditivo– Antagónicos– Sinérgicos
• Estas complejas interacciones apuntan la impredecibilidad de los efectos de los contaminantes en su entorno.
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4.5.4.- EFECTOS LETALES Y SUBLETALES
• Todos los compuestos químicos y sus mezclas pueden tener tres tipos de efectos sobre los organismos:– Ninguno: Inerte para el organismo– Letal: Mata el organismo a una concentración
dada.– Subletal: dañan a los genes o a los embriones en
desarrollo
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4.5.5.- FACTORES AMBIENTALES QUE AFECTAN A LA TOXICIDAD
• Los parámetros ambientales afectan al metabolismo de los organismos así como a la biodisponibilidad de los productos químicos. – El mercurio inorgánico no esta disponible, pero
metilado por las bacterias es tóxico.– Algunos metales pesados son sólo tóxicos a
ciertos pH.
• Parámetros que afectan a la toxicidad:– Nivel de compuesto orgánico presente.– Tª (por el metabolismo)