BLOQUE I: INTRODUCCIÓN Tema 2: Conceptos ecológicos
Tecnología de Medio Ambiente y Sostenibilidad I Grado en Tecnologías Industriales
ÍNDICE
Introducción El valor del ambiente Procesos en el ecosistema Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
1. Introducción Introducción
Los sistemas vivos naturales proporcionan a la humanidad un conjunto de servicios indispensables e irreemplazables que mantienen la vida en la Tierra, incluyendo:
El valor del ambiente Procesos en el
Recursos directos: alimentos, medicinas, materiales,…
ecosistema
Servicios funcionales: mantenimiento de la mezcla apropiada de gases en
Gradientes
la atmósfera, generación y preservación de suelos, ciclos de nutrientes,…
ambientales. Tolerancia y adaptación
Así, no solo la humanidad es dependiente del medio vivo, sino que la totalidad del
planeta depende del mantenimiento del medio natural y de la interacción entre los organismos vivos y los componentes físico – químicos del mismo. Para el desarrollo de las sociedades se emplean y manipulan recursos físicos y agua, que modifican la topografía de los sistemas terrestres y acuáticos, creando
nuevos escenarios físicos en los cuales deben existir y funcionar los organismos vivos.
1. Introducción Introducción
El valor del ambiente
Es, por tanto, de vital importancia mantener los componentes físicos y químicos (abióticos) del planeta en armonía con el componente biológico de los organismos vivos para el bienestar de la especie humana, y del planeta en su conjunto.
Procesos en el ecosistema Gradientes
Bióticos
Abióticos
ambientales. Tolerancia y adaptación
Medio Natural
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
Los recursos naturales pueden ser: Renovables: energía solar o eólica, ciclos biológicos y biogeoquímicos (ciclo del agua o del carbono), bosques talados y replantados, poblaciones
Procesos en el
de animales y plantas con caza, pesca y recolección controlada
ecosistema
No renovables: combustibles fósiles, minerales, maderas taladas sin
Gradientes
replantar,
ambientales.
recolecciones controladas
Tolerancia y adaptación
Abstractos: animales, plantas y el paisaje natural como parte de los
vegetales
o
animales
exóticos,
animales
o
plantas
sin
parajes empleados en actividades de ocio y turismo Los recursos no renovables son finitos, mientras que los otros dos tipos son
efectivamente infinitos, siempre que no sean sobreexplotados o dañados.
No solo energéticos
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
Las decisiones respecto a la fabricación/puesta en marcha de ciertos proyectos de ingeniería dependen en gran medida de factores económicos, aunque es necesario llevar a cabo también una auditoría ambiental, es decir, un recuento de las especies existentes en la zona y que podrían verse afectadas por dicho proyecto.
Procesos en el
Aspectos ambientales
ecosistema Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
Aspectos económicos Las acciones humanas provocan efectos colaterales sobre el medio natural o
social. Mientras los efectos perseguidos suelen ser positivos (obtención de recursos, generación de riqueza), los efectos secundarios pueden ser positivos o, más a menudo, negativos.
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
La Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de una determinada acción. La Declaración de Impacto Ambiental (DIA) es la comunicación previa de las consecuencias ambientales predichas por la evaluación, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos supuestos.
Procesos en el ecosistema
La Evaluación del Impacto Ambiental es el procedimiento administrativo que
Gradientes
sirve para identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que
ambientales.
producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, con el fin de que la
Tolerancia y adaptación
administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. El propósito de la evaluación ambiental es asegurar al planificador que las opciones de desarrollo bajo consideración sean ambientalmente adecuadas y sostenibles, y que toda consecuencia ambiental sea reconocida pronto en el ciclo del proyecto y
tomada en cuenta para el diseño del mismo.
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
Se entiende por impacto ambiental el efecto que produce una determinada acción sobre el medio en sus distintos aspectos. Pueden clasificarse por su efecto en el tiempo en cuatro grupos: Irreversible: Es aquel impacto cuya trascendencia en el medio, es de tal
Procesos en el
magnitud que es imposible revertirlo a su estado original (minería a cielo
ecosistema
abierto).
Gradientes
Temporal:
ambientales.
consecuencias y permite al medio recuperarse en el corto plazo hacia su
Tolerancia y adaptación
línea de base original.
Es
aquel
impacto
cuya
magnitud
no
genera
mayores
Reversible: El medio puede recuperarse a través del tiempo, ya sea a corto, mediano o largo plazo, no necesariamente restaurándose a la línea de base original.
Persistente: Las acciones o sucesos practicados al medio ambiente son de influencia a largo plazo, y extensibles a través del tiempo (vertido tóxico sobre algún medio).
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
La biodiversidad no implica solo una colección de especies: el medio natural es un complejo ordenado con especies armónicamente coadaptadas, con poblaciones de diferentes especies que forman comunidades. Estas comunidades se combinan para formar paisajes, que unidos entre sí culminan en la biodiversidad global.
Procesos en el ecosistema
Individuos (especie)
Gradientes ambientales.
Biosfera
Población
Tolerancia y adaptación
Biodiversidad Comunidades
Paisajes
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
La biodiversidad es un recurso básico que actúa como un sistema de apoyo a la vida humana. La formación del suelo, la degradación de residuos, la purificación del aire y el agua, los ciclos de nutrientes, la absorción de energía solar y el mantenimiento de los ciclos biogeoquímicos e hidrológicos dependen todos de las
Procesos en el
plantas y animales. Los sistemas biológicos naturales son la culminación de
ecosistema
millones de años de evolución, y mantienen los procesos ecológicos en marcha.
Gradientes
No todas las especies juegan un papel igual de importante: algunas especies son
ambientales.
clave, mientras que otras actúan como soporte. En todo caso, los ecosistemas son
Tolerancia y adaptación
muy complejos y dinámicos. Aun así, la eliminación de una especie puede conducir a efectos indirectos, de forma que todo un sistema se empobrece o, incluso, se destruye. Una biodiversidad reducida debilita los servicios que prestan los sistemas ecológicos frente a alteraciones y ciclos de nutrientes.
Pueden reconocerse tres clases de pérdidas de recursos biológicos: Disminución de especies que fueron comunes Extinción de una especie a nivel local o global Ruptura del ecosistema
2. El valor del ambiente Introducción
El valor del ambiente
El concepto “sostenibilidad” describe cómo los sistemas biológicos se mantienen diversos y productivos con el transcurso del tiempo. Se refiere al equilibrio de una especie con los recursos naturales de su entorno. Por extensión, se aplica a la explotación de un recurso por debajo del límite de renovación del mismo. Desde
Procesos en el
la perspectiva de la prosperidad humana y según el Informe Brundtland (1987), la
ecosistema
sostenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin
Gradientes
sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias
ambientales.
necesidades.
Tolerancia y adaptación
Cuando se excede el límite de la sostenibilidad, es más fácil seguir aumentando la insostenibilidad que volver a ella.
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el
El flujo de energía y los ciclos de nutrientes son esenciales para la supervivencia y el mantenimiento del medio biótico, pues actúan como vías de enlace entre las diferentes categorías de los medios bióticos y abióticos que conforma un ecosistema.
ecosistema
Litosfera
Gradientes
Individuos
Atmósfera
ambientales.
Individuos
Tolerancia y adaptación
Hidrosfera
Individuos
Medio abiótico
Población
Población
Flujo de energía Comunidades
Comunidad
Medio biótico
Ciclos de nutrientes
Ecosistema
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el
El flujo de energía es una de las interacciones más importantes entre los organismos vivos y su ambiente: se trata de la provisión de alimento. Esto implica no solo el suministro de energía para sobrevivir sino también de materia prima para la construcción de los tejidos celulares para la reproducción de la
ecosistema
especies. La fuente última de energía para la vida es la radiación solar; lo que
Gradientes
permite realizar trabajo es el cambio de esa radiación a calor.
ambientales.
En los ecosistemas, una parte de la energía de la luz se transforma en energía
Tolerancia y adaptación
química, que se almacena mediante la materia orgánica viva o muerta
(compuestos basados en C). Existen, básicamente, dos fuentes de energía: Autótrofa: se lleva a cabo por las plantas verdes en presencia de luz (fotosíntesis)
Heterótrofa: la energía química se importa como materia orgánica que se originó de la producción primaria en algún otro ecosistema.
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema
La fotosíntesis Todas las plantas verdes crean su propio alimento mediante una compleja serie de reacciones químicas impulsadas por la radiación solar (clorofila). Estos pigmentos sintetizan moléculas orgánicas ricas en energía, como la glucosa, que contienen
energía química, con liberación de oxígeno:
Gradientes ambientales.
La fotosíntesis solo tiene lugar a la luz del día, en las hojas y tallos verdes. Solo se
Tolerancia y adaptación
emplea la luz del espectro visible (≈ 5 % del total de radiación solar disponible).
La glucosa producida se puede almacenar como sustancia rica en energía en forma de almidón o puede combinarse con otras moléculas de azúcares para formar hidratos de carbono más complejos, como la celulosa. Las plantas también necesitan otros nutrientes (N, P, Mg…), que pueden obtener
del suelo; en el caso del nitrógeno, este se puede obtener del suelo o de la atmósfera, con ayuda de bacterias que viven en sus raíces (trébol). Estas sustancias, junto a la glucosa, se estructuran en sustancias más complejas (grasas, proteínas y ácidos nucleicos), que se emplean en la formación de tejidos celulares.
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
La respiración Cuando un organismo necesita energía se produce la respiración, que consiste en la rotura de una molécula de glucosa en presencia de oxígeno:
C6 H12O6 6O2
enzimas metabólicas
6H 2O 6CO2 energía
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el
La producción primaria y secundaria La producción de materia orgánica por las plantas se denomina producción primaria. Los autótrofos fabrican su propio alimento, mientras que los heterótrofos dependen de los productores como fuente primaria de alimento.
ecosistema
La energía química producida por los productores de tejidos primarios y los nutrientes
Gradientes
empleados por las plantas pasan a una “cadena de consumidores” (cadena
ambientales.
alimenticia), aprovisionando a cada eslabón de la cadena de energía y nutrientes.
Tolerancia y adaptación
Cada población consumidora utiliza la energía del alimento consumido para vivir y
respirar, y la energía restante se emplea en producir nueva biomasa mediante el crecimiento y la reproducción. Esta producción de nueva biomasa se denomina producción secundaria. Las plantas y los animales producen también materia orgánica residual, que pasa a ser
una nueva fuente de alimento para grupos de organismos consumidores. Así, la energía fluye desde un nivel trófico de la cadena alimenticia al siguiente, pero en cada etapa de transferencia intervienen las leyes de la termodinámica, y se pierde energía del sistema.
3. Procesos en el ecosistema Introducción
La pirámide de energía
El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
C6 H12O6 6O2
enzimas metabólicas
6H 2O 6CO2 energía
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
Asociado al flujo de energía a través de las cadenas alimenticias en los ecosistemas se encuentra el ciclo de los nutrientes: aminoácidos, minerales, azúcares, sales y vitaminas. Los nutrientes pasan de un organismo a otro durante la alimentación.
3. Procesos en el ecosistema Introducción
Cadena de alimentación del reductor
El valor del ambiente
Procesos en el
Sobre la tierra, la mayoría de la descomposición tiene lugar en el suelo, mientras que en los sistemas acuáticos se produce en los sedimentos en el fondo de las
ecosistema
masas de agua. Las cadenas alimenticias de los reductores se basan en los
Gradientes
detritos (organismo muertos, hojas… no digeridos, y productos residuales del
ambientales.
metabolismo). Los consumidores iniciales ingieren y digieren parcialmente estos
Tolerancia y adaptación
detritos, rompiendo en cierta medida la materia orgánica y extrayendo algo de
energía, tras lo que se expulsa el resto de materia orgánica, de forma más simple. Estos residuos los emplea la siguiente población, repitiendo el proceso. La ruptura final de la materia orgánica en sus constituyentes inorgánicos (C, N, P…) se realiza por las bacterias. En cada etapa se extrae energía y los organismos
respiran, de manera que la energía fluye a lo largo de estas cadena alimenticias de reductores.
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema
Los ciclos biogeoquímicos La energía y los nutrientes pueden transferirse a y desde un ecosistema a otro: el movimiento de productos y elementos químicos tiene lugar a escala global dentro de la biosfera, como si se tratara de un gran ecosistema. Todas las partes de los
sistemas ecológicos están relacionados por los ciclos biogeoquímicos.
Gradientes
Fase orgánica: los nutrientes pasan rápidamente a través de las
ambientales.
comunidades bióticas por vía de las cadenas alimenticias.
Tolerancia y adaptación
Fase inorgánica: las reservas de todos los nutrientes son externas a las
cadenas alimenticias • Fase sedimentaria: interacción con tierra y rocas. Es un movimiento lento, resultado natural de actividades geológicas. • Fase atmosférica: forma parte de algunos ciclos (N y C).
• Reserva acuática
3. Procesos en el ecosistema Introducción El valor del ambiente
Procesos en el
Los ciclos biogeoquímicos: el ciclo del carbono El carbono entra a la cadena alimenticia por medio de las plantas; pasa a través de la cadena trófica y se libera de nuevo como CO2 en la respiración; este CO2 es de nuevo reutilizado por las plantas. Existe acumulación de carbono en sedimentos. Debido al uso
ecosistema
de combustibles fósiles, este se ha desbalanceado, acelerando la tasa de movimiento
Gradientes
de carbono hacia la fase atmosférica (liberación de CO2)
ambientales. Tolerancia y adaptación
efecto invernadero
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación Introducción El valor del ambiente Procesos en el ecosistema
Gradientes
Cada especie no se encuentra en cualquier parte del mundo, es decir, existe una distribución desigual de los organismos. En el medio hay diferentes factores que pueden afectar a los organismos: Condiciones: factores físicos y químicos (luz, pH, temperatura…)
Recursos: factores que el organismo utiliza (alimento, agua…) Interacción: presencia de otros organismos (predadores, competidores…)
ambientales.
Para vivir y prosperar en una situación dada, cada especie debe tener los recursos y
Tolerancia y
condiciones necesarios para el crecimiento y la reproducción. Una determinada
adaptación
población de una especie tiende a habitar las zonas con una especial combinación de recursos y condiciones, debido a que cada especie solo funciona eficientemente en una parte limitada de cada gradiente ambiental: su rango de tolerancia.
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación Introducción El valor del ambiente Procesos en el ecosistema
Gradientes
Dentro de un determinado rango de factores, la mayoría de los individuos de la población de una especie puede sobrevivir y reproducirse. Más allá de este intervalo, la mayoría de los individuos sufren una tensión fisiológica creciente, donde las condiciones están por debajo de los niveles óptimos, de manera que la mayoría de los
individuos pueden permanecer vivos pero no pueden funcionar eficientemente ni reproducirse. Existen unas determinadas condiciones demasiado extremas para la
ambientales.
supervivencia de una especie: el intervalo de intolerancia.
Tolerancia y
Las diferentes especies están adaptadas a las diferentes condiciones, de forma que si
adaptación
las condiciones cambian, algunas especies podrían desaparecer, pasando otras a ser dominantes. Algunas especies tienen una amplia tolerancia a algunos factores ambientales y escasa a otros.
El crecimiento de las especies y su reproducción suelen estar regulados por unas pocas condiciones o recursos. El recurso o condición sobre el que la especie tiene un intervalo óptimo menor limitará el desarrollo de la especie: es el factor limitante.
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación Introducción El valor del ambiente Procesos en el ecosistema
Gradientes
El ambiente cambia de forma natural con el tiempo y, por tanto, los organismos, las poblaciones y las comunidades deben también cambiar. Los cambios climáticos suelen ser lo suficientemente lentos como para que las comunidades puedan cambiar gradualmente. Estos cambios graduales a lo largo de
periodos de tiempo suficientemente prolongados no dañan seriamente al medio o a los procesos en el ecosistema, ya que las especies son capaces de adaptarse a estos
ambientales.
cambios, ya sea trasladándose en el espacio o cambiando su grado de tolerancia, de
Tolerancia y
forma que puedan mantenerse dentro de su tipo de ambiente óptimo. Los cambios
adaptación
repentinos de las condiciones ambientales de una zona en un corto plazo pueden tener graves efectos sobre las especies vivas de dicha zona; en muchas ocasiones, estos cambios se dan como resultado de la actividad humana. Por tanto, es esencial que la componente biótica del ambiente forme parte de la
evaluación de cualquier impacto potencial, explotación de recursos o cualquier otro proyecto, teniendo siempre en cuenta las consideraciones ambientales de estas actividades.