Tema 2_Conceptos Ecológicos

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.