miércoles, 5 de junio de 2013

Ciclos Biogeoquimicos

CICLOS DEL CARBONO, NITRÓGENO Y AGUA
Los elementos químicos, incluidos todos los elementos esenciales que forman el protoplasma celular, tienden a circular en la Tierra (por vías características), del ambiente a los organismos, y de éstos otra vez al ambiente.
Estas vías más o menos circulares se conocen con el nombre de ciclos biogeoquímicos.
Ciclo del carbono
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera debe ser constante, de aquí la existencia de algunos mecanismos para reintegrar este compuesto al aire atmosférico.

El carbono es de vital importancia en la transformación de las sustancias inorgánicas y orgánicas durante los procesos de fotosíntesis y respiración, que reintegran oxígeno, además de carbono, a la atmósfera. Ese intercambio de sustancias forma lo que se conoce como ciclo del carbono.
En este ciclo, la planta toma de la atmósfera dióxido de carbono (CO2) con el cual, mediante la fotosíntesis, puede transformar los compuestos inorgánicos, como las sales minerales, y los compuestos orgánicos, como el almidón.
Estos compuestos orgánicos son utilizados por la misma planta para su supervivencia y, además, sirven como alimento para los animales.
Las plantas y los animales al respirar liberan a la atmósfera dióxido de carbono, que es un repuesto que usarán las plantas al realizar la fotosíntesis.
También al quemar leña, carbón o aceite se produce dióxido de carbono como sustancia de desecho, que se incorpora a la atmósfera.
La descomposición de la materia orgánica, cadáveres de plantas y animales, también provee al medio de carbono.
Todos estos factores contribuyen a que las concentraciones de dióxido de carbono sean siempre constantes. Sin embargo, actualmente debido a la contaminación atmosférica se están incrementando los niveles de CO2 (dióxido de carbono) y pueden afectar la estabilidad de los ecosistemas en un futuro.


Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es utilizado por los organismos vivos para la formación de proteínas, que son primordiales para la construcción de los tejidos. Se encuentra en la naturaleza en estado gaseoso y en el suelo, en sales minerales (nitrato de sodio, nitrato de calcio, por ejemplo).
En la atmósfera el nitrógeno es el elemento que se encuentra en mayor proporción, constituyendo 78% de la mezcla llamada aire; sin embargo, los organismos vegetales y animales no aprovechan el nitrógeno directamente de la atmósfera, éste tiene que encontrarse en forma de nitritos y nitratos.
La transformación del nitrógeno atmosférico en compuestos aprovechables constituye el primer paso del ciclo del nitrógeno. A este proceso se le llama fijación del nitrógeno


La fijación del nitrógeno se realiza debido a algunas bacterias que se encuentran asociadas a las raíces de plantas leguminosas, como el frijol y el chícharo. Estas bacterias fijadoras de nitrógeno, principalmente llamadas Rhizobium, absorben el nitrógeno atmosférico y lo transforman en NH4+ (iones amonio), que puede ser asimilado por las plantas. Otras bacterias fijan el nitrógeno como nitritos y nitratos, que son asimilados por las plantas que no realizan simbiosis con bacterias.
El ciclo continúa cuando estos nitritos y nitratos son utilizados por los vegetales para la formación de proteínas. Los animales se alimentan de los vegetales y también transforman los compuestos nitrogenados en proteínas y otros compuestos orgánicos.
El ciclo se completa con el proceso llamado desnitrificación en el que el nitrógeno se incorpora nuevamente a la atmósfera, debido a la acción de bacterias anaeróbicas (que pueden vivir en ausencia de oxígeno), que actúan sobre desechos animales y vegetales, así como en los organismos muertos, transformando los compuestos de nitrógeno en nitrógeno libre que se reintegra a la atmósfera.
Ciclo del agua
El agua representa un recurso natural muy valioso; el abastecimiento de este líquido en la Tierra depende de los sistemas de retención y purificación de agua de la propia naturaleza.



 El agua realiza un gran ciclo en la Tierra llamado ciclo hidrológico, que proporciona a las plantas y a los animales el agua que necesitan para vivir.
El ciclo hidrológico comprende varias fases en las que el agua pasa por sus tres estados físicos, que son el sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, las principales fases del ciclo hidrológico son: evaporación, condensación, precipitación, filtración y escurrimiento, formación de mantos de agua, manantiales y formación de ríos.
Evaporación
El 98% del agua de la Tierra se encuentra contenida en los océanos. La radiación solar y los vientos hacen que se evapore gran cantidad de agua, que pasa a formar parte de la atmósfera; también las plantas, por medio de su transpiración, contribuyen a enriquecer la atmósfera con vapor de agua.
Condensación
Cuando el aire con vapor de agua entra en contacto con capas de aire más frías, el vapor se condensa en pequeñas gotas que se asientan sobre partículas de polvo suspendidas en la atmósfera, formándose así las nubes.
Precipitación
Al descender la temperatura en la atmósfera, las gotas de agua o hielo que forman las nubes pueden agregarse entre sí e ir creciendo hasta ser tan grandes que caen por su propio peso, precipitándose en forma de lluvia, nieve o granizo.
Filtración y escurrimiento
Cuando cae la lluvia, parte del agua se evapora al llegar a la tierra, el resto, si el suelo es poroso, puede filtrarse, y si el suelo está en declive la mayor parte del agua escurre superficialmente. Pero en las ciudades el asfalto evita la formación de mantos acuíferos, ya que el agua se va al drenaje o se evapora.
Formación de mantos de agua
Una parte del agua que se filtra por el suelo es tomada por las raíces de las plantas y vuelve a la atmósfera por medio de la transpiración de las hojas. El resto del agua que se filtra va descendiendo lentamente hasta llegar a una capa de roca impermeable o no porosa que impide su paso, provocando que se acumule y forme lo que se conoce como manto subterráneo de agua.
Formación de los manantiales
El agua que se acumula en los mantos subterráneos tiende a descender y buscar una salida hasta brotar nuevamente a la superficie en forma de manantiales.
Formación de los ríos
El agua que se queda en la superficie tiende a correr hacia las partes más bajas del suelo, formándose los arroyos que llegan hasta los ríos y éstos, finalmente, van a parar al mar, cerrándose así el ciclo hidrológico.


sistemas Ecológicos

En el medio existen infinidad de factores que interactúan entre sí para formar un sistema ecológico; estos factores se dividen en: bióticos, que son los seres vivos, y abióticos, que son los que no tienen vida


Los factores abióticos se clasifican en:
Factores climáticos: temperatura, humedad, luz, viento, altitud.
Factores hidrográficos: características físicas y químicas del agua.
Factores edáficos: estructura física y composición química del suelo.
Los factores climáticos implican cualquier circunstancia del clima general de una región que condicione la actividad de los organismos que la habitan. De estos factores, la temperatura es el más importante y conocido.
La temperatura depende, en principio, de la energía calorífica recibida del Sol. Cada especie tiene, además, una temperatura óptima que puede variar sólo dentro de un intervalo determinado.
La variación de temperatura tiene una importante acción ecológica.


Los fuertes cambios pueden darse en ciertas zonas del planeta, y obligan a los organismos a adaptaciones fisiológicas y morfológicas muy diversas. Por ejemplo, los animales que viven en clima frío son, generalmente, más grandes que los de su misma especie, pero que viven en climas cálidos. Esto se debe a que la pérdida de calor es proporcional a la relación superficie/volumen de la piel; en los animales pequeños esta relación es mayor.
La humedad también es importante, tanto para los vegetales como para los animales. Cada individuo tiene diferente necesidad de agua, y para muchas especies es perjudicial la falta o exceso de ella.
También los organismos presentan adaptaciones dependiendo del grado de humedad de su ambiente. Por ejemplo, las plantas de climas secos deben evitar la pérdida de agua y lo hacen desarrollando fuertes cutículas (cubiertas protectoras) y transformando sus hojas en espinas, como los cactus.
Los animales de zonas desérticas toman el agua del alimento sólido, y en el caso de los dromedarios y los camellos, pueden hacerlo por oxidación de la grasa de su cuerpo.
La luz es otro factor indispensable para la vida, además de que algunos organismos (autótrofos) la usan para producir su propio alimento; por ejemplo, las plantas.
Asimismo, el fenómeno de la luz también está ligado a la existencia del día y de la noche.
La duración del día se denomina fotoperiodo y éste regula, tanto en vegetales como en animales, los ciclos vitales de numerosas especies; por ejemplo, las plantas angiospermas tienen flores de día corto, que se dan en invierno, y flores de día largo, que florecen en verano; de igual forma, el periodo de celo de muchos mamíferos y la migración de aves se rige por la duración de los días.
También los animales pueden presentar hábitos nocturnos, crepusculares o diurnos, dependiendo de su necesidad de luz.
El viento activa la evaporación de agua que hay en el suelo, aumentando la sequedad de la tierra, y también actúa enfriando el ambiente.
La altitud influye directamente en la temperatura. Cada 100 metros de altura la temperatura desciende medio grado centígrado.
Los factores hidrográficos son las características físicas y químicas del agua.
El agua es un medio muy estable debido a su alto calor específico, por eso los lagos y mares actúan como reguladores de la temperatura; así, en los climas extremadamente fríos, el hielo (agua sólida) flota sobre el agua líquida, de esta manera la aísla de la atmósfera evitando su congelación y permitiendo que continúe la vida en ella.
Los factores edáficos incluyen todas las propiedades fisicoquímicas del suelo. De éstas, las que tienen influencia sobre los organismos son: la inclinación, la profundidad y la composición química (agua, sales minerales y sustancias orgánicas disueltas en la tierra).
Por ejemplo, los vegetales de raíces largas difícilmente podrán vivir en suelos no profundos; la presencia de sales minerales de calcio en algunos tipos de suelo impide el crecimiento de ciertas plantas; los suelos ricos en sustancias orgánicas presentan, sobre todo, fauna de especies saprófitas.
Los factores bióticos se dividen en tres grupos principales:

  • Organismos productores o autótrofos
  • Organismos consumidores o heterótrofos
  • Organismos reintegradores o saprófitos

Los organismos productores o autótrofos, en gran parte formados por las plantas verdes, son capaces de elaborar sus propios alimentos a partir de sustancias inorgánicas; sirven, a su vez, para la nutrición de los que no pueden hacerlo.
Estos organismos productores pueden vivir en los lugares que tengan luz solar, agua, sales minerales y una temperatura adecuada a sus características. Estas condiciones se pueden encontrar en la tierra y en las aguas.
En el mar, la luz solar penetra hasta una profundidad que varía entre 60 y 200 metros; en él, la variedad y número de plantas productoras es muy grande y, como consecuencia, la cantidad de organismos consumidores también lo es.
Los organismos productores son muy importantes para la existencia de la vida en el planeta; si dejaran de existir, los organismos consumidores morirían, pues no tendrían posibilidades de obtener sus alimentos.
Los organismos consumidores o heterótrofos, sobre todo animales, son los que se alimentan de otros organismos para subsistir.

Existen también organismos que viven en otros seres vivos y se alimentan de ellos; estos organismos se conocen como parásitos, y el organismo que les sirve de alimento se conoce como huésped u hospedero.
Los parásitos causan daño al hospedero y son los causantes de muchas enfermedades peligrosas, y en ocasiones letales, llamadas parasitosis.
Los organismos reintegradores o saprófitos comprenden principalmente a las bacterias y hongos y se alimentan de sustancias que para otros son desechos. Estos organismos descomponen los residuos orgánicos en sustancias más simples que les sirven como alimento y, al mismo tiempo, liberan en el proceso otras sustancias que se quedan en el suelo; de esta manera, la tierra repone los materiales que le fueron extraídos por las plantas verdes.
Si los organismos reintegradores no existieran, todo el planeta se encontraría cubierto de cadáveres vegetales y animales y de otros restos orgánicos que no se podrían descomponer. De esta manera, la descomposición entra en el proceso vital del nacer y morir, a través de los distintos ciclos de la naturaleza, tanto del reino vegetal como animal.
Los compuestos que pueden ser destruidos o desintegrados por los organismos saprófitos se conocen como sustancias biodegradables, entre las que pueden mencionarse la basura orgánica, como cáscaras de fruta, huesos, cascarones de huevo, espinas, etcétera.
El hombre produce compuestos que no pueden ser atacados por los organismos reintegradores y que se conocen como sustancias no biodegradables; estas sustancias, como plásticos, detergentes, envases metálicos, compuestos químicos (como los insecticidas), contaminan el ambiente y en los lugares donde se acumulan degradan la calidad del agua, el aire, el suelo y otros recursos naturales, perjudicando la vida, la salud y el bienestar de los seres vivos.

Conceptos basicos de ecologia

Ecología: Es la ciencia que estudia las relaciones establecidas entre los seres vivos y de estos con el medio ambiente. Objeto de estudio la naturaleza. Se puede describir los sist. Naturales y la oferta ambiental que es el soporte de que disponen las sociedades para su crecimiento y desarrollo.Naturaleza: Es la intrínseca red entre los componentes vivos y no vivos.Medio ambiente: Interacción entre el sistema natural y el sistema social.Intervenciones de las sociedades en el sistema natural:1-Extraccion: Extracción sin reposición, ni reemplazo de productos. Ej.: Explotación pesquera,forestal o minera.2-Reemplazo: Eliminación total o parcial de un sistema natural. Ej Talado de arboles.3-Usos de las funciones ambientales: Lo que se utiliza no son objetos tangibles. Ej: energía eólica.Problema ambientales: Pueden ser planetarios, regionales o locales.Ecosistema: Como la unidad que incluye la totalidad de los organismos de un área determinada actuando en reprocisidad con el medio físico. El ecosistema es el conjunto de especies vegetales y animales que acoplados al ambiente generan un flujo de energía y un ciclo de la materia.I-Componentes: Factores abioticos y bioticos.a)abioticos1-Sustancias inorgánicas: Dióxido de carbono, agua, oxigeno, etc.Estas sust. Existen sin necesidad de que un organismo vivo intervenga en su formación. Pueden ser liquidas, gaseosas, . Sólidas.2-Sustancia orgánica: Se forma por la acción de los organismos vivos vegetales y animales mediante proceso metabólico apartir de materia inorgánica (vegetal) y por ingesta animal y luego por degradación y síntesis sucesivas.3-Factores ambientales: Factores o condiciones ambientales fijan un marco referencial influyen y son influidos por losorganismos. Los factores ambientales son condiciones, no se consumen. La materia o sustancia son recursos, ya que seconsumen y reciclan por lo tanto son agotables por el uso.b)Biotica: 1) Productores: son los organismos autotrofos que capturan energía solar y la convierten en energía química, a través delProceso de fotosíntesis, almacenándola en la materia orgánica que producen a partir de la materia orgánica.2) Consumidores: Consumen los alimentos (mat. Org) elaborada por los productores. Son los animales. Se clasifican en:I) Consumidores primarios o herviboros: Se alimentan de vegetalesII)Consumidores secundarios o carnivoros: Se alimentan de herviboros.III)Consumidores terciarios o carnivoros secundarios: Se alimentan de carnívoros primarios.3) Degradadores o descomponedores: Se alimentan de materia orgánica muerta y la depredan o la descomponen a materiaInorgánica, cerrando el ciclo de la materia. Son hongos, bacterias, etc.

  • Flujo de energía: Los ecosistemas naturales funcionan gracias a una fuente ilimitada de Energía que es el sol. Esta energía entra a través de los procesos de fotosíntesis y se transforma en energía química que es utilizada en el proceso de producción de materia orgánica. Energía y materia van siendo transferidas entre los organismos con las reiteradas acciones de comer y ser comido.la cantidad de individuos en cada nivel trofico esta relacionada con la restricción energética, pero principalmente con la energía ingresada en el nivel de productores.Respiración: Es la combustión y como tal libera energía química que es utilizada para realizar trabajos y disipar energía calórica. En la combustión química se obtiene energía calórica y luminica.Ciclo de la materia: La materia cumple un ciclo, este comienza con los productores que transforman la materiainorgánica en orgánica, continua el proceso hasta que los descomponedores la degradan y la convierten en inorgánica.Flujo de información: Los componentes vivos y no vivos de un sistema otorga memoria. Esta incluye datos sobre la especie de las cuales ellas se pueden alimentar, escapar y de todos los recursos y condiciones para cumplir con su ciclo de vida.Autorregulación o Mecanismos de regulación: Los ecosistemas tienden a resistir los cambios y a mantenerse o permanecer en el mismo estado. Para que se mantengan en el mismo estado se requiere mecanismos de control que relacionan las partes del sistema y permite la autorregulación.Comunidad: Comprende los componentes bioticos del ecosistema y todas las relaciones establecidas entre ellos. La comunidad es una unidad ecológica conformada por conjuntos de poblaciones vegetales y animales que coexisten en el espacio.La comunidad presenta propiedades emergentes:Estructura Espacial: Es la distribución en el espacio tanto aéreo como subterráneo de las distintas poblaciones que conforman laComunidad. Esta determinada por los requerimientos que tiene cada población en cuanto a los recursos y condiciones necesaria para su desarrollo.Estructura vertical: Conforma estratos. En cada uno de ellos las condiciones ambientales y la disponibilidad de recursos son diferentes.Estructura horizontal: El ambiente físico n es homogéneo en toda su extensión. Las poblaciones se distribuyen espacialmente según sean sus requerimientos. En el cual muchas no logran ocupar el sitio optimo y otras no logran permanecer.Estructura trofica: La estructura trofica es un concepto funcional. Dentro de la estrc. Trofica tiene lugar una parte del ciclo deMateria. Las estrct. Troficas pueden ser de tipo trama, red o cadena.Diversidad especifica: Esta característica hace referencia a cuan diversa es una comunidad. La diversidad tiene dos componentes: a) Riqueza Especifica: que es el numero de especies presentes.





    Relación de la Ecología con otras Ciencias

    La ecología es una ciencia multidisciplinaria que utiliza herramientas de otras ramas de la ciencia, como:



    La Física se relaciona por todos los procesos bióticos tienen que ver con la transferencia de energía, desde los productores, que aprovechan la energía lumínica para producir compuestos orgánicos complejos, hasta las bacterias, que obtienen energía química mediante la desintegración de las estructuras moleculares de otros organismos.


    La Química se usa en Ecología porque todos los procesos metabólicos y fisiológicos de los biosistemas dependen de reacciones químicas. Además, los seres vivientes hacen uso de las substancias químicas que se encuentran en el entorno.





    La Ecología se relaciona con la Geología porque la estructura de los biomas depende de la estructura geológica del ambiente. Los seres vivientes también pueden modificar la geología de una región.


    Para la Ecología la Geografía es una disciplina muy importante a causa de la distribución específica de los seres vivientes sobre la Tierra.


    Las matemáticas son imprescindibles para la Ecología, por ejemplo para el cálculo, la estadística, las proyecciones y extrapolationes cuando los Ecólogos tratan con información específica acerca del número y la distribución de las especies, la evaluación de la biomasa, el crecimiento demográfico, la extensión de las comunidades y la biodiversidad, y para cuantificar las presiones del entorno en un bioma dado.


    La Climatología y la Meteorología son disciplinas significativas que ayudan a los Ecólogos a entender cómo las variaciones en las condiciones del clima en una región dada influyen en la biodiversidad. La Climatología y la Meteorología ayudan a los Ecólogos para saber cómo los cambios regionales o globales del clima aumentan o reducen las probabilidades de supervivencia de los individuos, las poblaciones y las comunidades en una región dada, y para relacionar el clima regional con la distribución de los organismos sobre el planeta.


    La ética promueve los valores contenidos en el ambientalismo científico.




    Hay muchas más disciplinas relacionadas con la Ecología. Sólo se mencionan las disciplinas que están más íntimamente relacionadas con la Ecología.


    Los trabajos de investigación en esta disciplina se diferencian con respecto de la mayoría de los trabajos en las demás ramas de la Biología por su mayor uso de herramientas matemáticas, como la
    estadística y los modelos matemáticos


    Antecedentes históricos de la Ecologia


    La palabra  Ecología proviene de 2 vocablos griegos que es oiko-casa logo-tratado o estudio etimologicamente significa estudio de lugar donde se habita.
    La ecología es una rama de la biología que estudia la relación entre los seres vivos y el medio ambiente.

    Desde épocas muy antiguas el hombre empezó a hacer una selección de la flora y la fauna y así empezó a interactuar con su medio ambiente surgiendo las primeras contribuciones de algunos filósofos de los cuales destacan:

    Aristoteles: Explico la plaga del ratón de campo se debía  a la alta taza reproductiva de dichos animales.

    Herodoto y Platon: para los griegos era muy importante la conservación y desarrollo de los organismos

    Alexander Van Humbolt: con sus estudios sento las bases de una nueva disciplina,la geobotanica estudio de la distribucion geografica de las plantas.

    Carl llinanaes: ademas de proponer una clasificacion vegetal y un sistema bionominal analizo la distribucion de los vegetales y su relacion con los medios ambientales.

    Charles Darwin: Realizo trabajos ecologicos acerca de la estructura y distribucion de arrecifes de coral,la fecundacion de las orquideas por insectos y la formacion de la tierra vegetal por accion de lombrices.

    Edward Forbes: observo la relacion que prevatece entre los organismos y su medio.

    Thomas r. malthus: señalo que mientras las poblaciones crecen en proporcion geometrica




    La Ecologia y sus ramas

    Este Blog habla acerca de Lo que es la Ecología, se trataran temas como: sus antecedentes históricos,su relación con otras ciencias,conceptos básicos,los sistemas ecológicos que hay y sus ciclos bioquímicos.