Unidad 2. escenario natural

1. Unidad 2. escenario natural 2.1. el ecosistema 2.2. flujo de energía 2.3. ciclos biogeoquímicos 2.4. biodiversidad (desde genes hasta ecosistemas) 2.5. recursos naturales 2.6. servicios ambientales 2.7. fenómenos naturales

2. introducción • Comprender la complejidad del escenario natural es evitar el COLAPSO de la SOCIEDAD. • Además, significa percibir que adopta el flujo de energía, Las perturbaciones ambientales, más que la estabilidad, son el objeto de interés. • De forma especial, el estado de complejidad, las unidades y los factores que lo causan determinan el entorno  ambiental. • Por ejemplo, el CALENTAMIENTO GLOBAL es un estado de complejidad que a todo el mundo le interesa, dado que los cambios que genera les afecta a todos, aunque muy pocos pueden explicarlo. • Sin duda, estos cambios perturbarán los ciclos geobioquímicos  que mantienen estables las condiciones naturales planetarias.

3. En tanto que los servicios que son proporcionados por la naturaleza; los alimentos, abrigo, aire, agua, reciclaje de residuos, etc., no sólo podrían desestabilizarse, sino verse interrumpidos ante un eventual cambio de estos grandes ciclos. • Observa el siguiente video: • https://www.youtube.com/watch?v=9DMUT9LOtD0

4. 2.1 El ecosistema. • E.P. Odum (1998)- en el capítulo 2 de su libro Ecología; el vínculo entre las ciencias naturales y las sociales define ecosistema "como la unidad funcional básica" que incluye tanto a los organismos como al medo ambiente abiótico, de tal manera que aquellos influyen sobre las propiedades de éste y viceversa, y ambos son necesarios para conservar la vida existente en el planeta“ • Ch. J. Krebs (2001) en su libro Ecología. ESTUDIO DE LA DISTRIBUCIÓN Y LA ABUNDANCIA, al igual que E.P Odum (1998) dice que el ecosistema es "la unidad básica de la ecología y consiste en la comunidad biótica y su medio ambiente abiotico. • Para Krebs (2001) la definición de ECOSISTEMA reviste especial significado en cuanto a la ecología humana, mientras que para Odum (1998) deviene necesaria porque permite discernir  los tipos de energía de los que dependen los ecosistemas. Explica que los ecosistemas dependen de dos tipos principales de energía:

6. De tal modo que es posible distinguir entre sistemas impulsados por el SOL e impulsados por combustibles. • "Estos dos tipos de energía son básicos para entender la interacción entre el ser humano y los ecosistemas. • Esto a su vez según  Marten (2001),  se clasifican  en tres grandes tipos:

7. El Ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la ecología. • Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente; TEMPERATURA, SUSTANCIAS QUÍMICAS PRESENTES, CLIMA, CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS, ETC.  (ECHARRÍ 1998). • Dicho de otra manera, los ecosistemas son sistemas complejos como el bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotopo: es el sustrato no vivo del ecosistema, es el conjunto de todos los elementos abíoticos "no vivos"), y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos: conjunto de seres vivos de un ecosistema). pero también las relaciones con los factores no vivos.

8. El ecosistema magno es la ECOSFERA. • Abarca todo el planeta y reúne a todos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no vivo de toda la TIERRA. • Pero dentro de este gran subsistema  que son ecosistemas más delimitados. • Así, por ejemplo, un océano, un lago, un bosque, incluso un árbol o una manzana que se esté pudriendo, son ecosistemas que poseen patrones  de funcionamiento en los que se puede encontrar paralelismo fundamentales que permiten agruparlos en el concepto de ecosistema. • Para que funcionen, todos los elementos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de sus distintos componentes, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema.

9. Dos son las fuentes de la sustantivas de energía, como ya se mencionó, de las que depende el funcionamiento del ecosistema: • 1) La ENERGÍA SOLAR • 2) La energía producida por COMBUSTIBLES QUÍMICOS, de tal modo que es posible distinguir entre sistemas impulsados por el sol y los impulsados por los combustibles.  • Con  base en esta distinción energética, el ecosistema se clasifica en:

10. 1.- ECOSISTEMA NATURAL no subsidiados impulsados por energía solar. Ejemplos: el piélago y los bosques de zonas altas.

11. 2.- ECOSISTEMA NATURAL  subsidiado impulsados por energía solar. Ejemplos; estuario de marea y algunas selvas tropicales.

12. 3.- ECOSISTEMAS HUMANOS subsidiados  impulsados por energía solar. Ejemplos; agricultura y acuicultura.

13. 4.- SISTEMAS URBANOS-INDUSTRIALES impulsados por combustibles. Ejemplos; ciudades satélites y parques industriales.

14. Intrínseco a este funcionamiento existe, además, un movimiento continuo de los materiales. • Desde el punto de vista del ecosistema, se distinguen dos componentes bióticos; aquel que es capaz de captar energía luminosa y utilizarla para elaborar alimento, mediante síntesis, a partir de sustancias inorgánicas denominado componente autotrófico, y el que degrada, asimila y desintegra las sustancias orgánicas requeridas en los procesos vitales, llamado componente heterotrofico, que emplea las sustancias elaboradas por los autótrofos. • De una u otra manera los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos, y de unos seres vivos a otros,  hasta que vuelvan al suelo, al gua o al aire para cerrar el ciclo. • En este mismo sentido la materia se recicla -- en un ciclo cerrado -- y la energía pasa -- fluye---generando organización al sistema.

15. La identificación de un ecosistema se hace con el propósito de descubrir las relaciones entre los elementos, más por el interés de explorar cómo son éstos. • Para el estudio del ecosistema es indiferente, en cierta forma que el depredador sea un león o un tiburón. • La función que cumplen dichos elementos en el flujo de energía y en el ciclo de los materiales es similar,  y es lo que interesa en ecología. • Ahora bien, como sistema complejo  que es, cualquier variación en un componente del sistema repercutirá en todos los demás componentes. • Por eso, es tan importante identificar las relaciones que se establecen, las cuales son:  • ALIMENTARIAS • LOS CICLOS DE LA MATERIA • FLUJOS DE ENERGÍA.

16. Ejercicio: • Revisar el concepto de ecosistema e identifica los elementos que lo integran y reconociendo el papel que tienen mediante revisiones de documentos técnicos científicos. Haz tus respectivas anotaciones empleando un mapa mental.

17. 2.2. Flujo de Energía

18. El flujo de energía esta relacionado con los ciclos de la materia. • Ambos son propiedades emergentes de los ecosistemas que resultan de la PRODUCCIÓN y el CONSUMO, en éstos (Marten 2001),l Los ciclos de la materia son una señal de como ésta se mueve a través de los ecosistemas en un ciclo de producción y consumo. • Es decir, el ciclo de la materia es, en gran medida cerrado, en tanto que el flujo de energía en los ecosistemas es abierto.

19. La energía " ingresa a los ecosistemas por LUZ SOLAR". • La energía es capturada por la fotosíntesis en cadenas de carbono utilizadas por las plantas verdes para su crecimiento.  • El crecimiento de todas las plantas en un ecosistema constituyen su producción primaria neta. • La producción primaria es la fuente de materia orgánica y energía (en forma de cadenas de carbono) de los ecosistemas“.

20. 2.3. Ciclos biogeoquímicos • Un ciclo biogeoquímico se refiere al movimiento de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos: producción y descomposición. •  En la biosfera, la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

21. Ejemplo de ciclo biogeoquímico

22. La manera se mueve desde el mundo vivo hasta el ambiente abiótico y desde éste regresa al mundo vivo. • Esta circulación constituye  los ciclos biogeoquímicos. • Este movimiento se expresa como un conjunto de procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hasta los organismos, y luego a la inversa. • Agua, carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos y, así conectan a los componentes vivos con los no vivos de la Tierra.

23. Las sustancias utilizadas por los organismos no se "pierden", aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos durante un período largo. • Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos. 

24. Ciclo del Agua • El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrosfera. • Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico. • El agua de la hidrósfera procede de la desgasificación del manto, donde tiene una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. • Una parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma parte cuando éstos acompañan a la litosfera en subducción.

25. La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial (en ríos y arroyos). • El segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo sobre todo en los casquetes glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares de montaña, sobre todo de las latitudes altas y medias, y de la banquisa. • Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado gaseoso, como nubes. • Esta fracción atmosférica es sin embargo muy importante para el intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un suministro permanente a las regiones de la superficie continental alejadas de los depósitos principales.

27. Ciclo del Carbono • Los productos finales de la combustión son co2, vapor de agua y carbono. • El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosíntesis hace posible la vida. • Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el co2 del aire y durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable para los seres vivos. • Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de co2 empleada en la fotosíntesis. • En la medida de que el co2 es consumido por las plantas, también es remplazado por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión del petróleo, hulla, gasolina, etc. • En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales como los incendios.

28. El Ciclo del carbono es básico en la formación de las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; pues todas las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos enlazados entre sí. • Es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. • Es sólido a temperatura ambiente. • Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. • Es el pilar básico de la química orgánica. Se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.

30. Ciclo del Hidrógeno • El uso de energía solar para nuestras necesidades eléctricas cotidianas tiene distintas ventajas: evitamos el consumo de recursos naturales y la degradación del medio ambiente que resulta de las emisiones contaminantes, derrames de petróleo, y los productos tóxicos secundarios. • El uso de recursos renovables permite que los E.U.A. se independicen de los países política y socialmente inestables, que actualmente son los que proveen el 50% de nuestro petróleo. • Además, una economía basada en el hidrógeno solar podría proteger a nuestro país contra los efectos negativos de los cambios dramáticos en el abastecimiento y el precio de la energía.

31. El ciclo del hidrógeno solar funciona así: la electricidad producida por los módulos solares opera un equipo de electrólisis que divide el agua (H2O) en sus componentes elementales, hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). • El oxígeno se libera al aire y el hidrógeno se bombea a los tanques, donde es almacenado en el lugar de producción o se envía a las regiones donde el sol escasea. • En la noche, cuando no se dispone de energía solar, el hidrógeno se combina nuevamente con el oxígeno del aire en una celda de combustible, una planta de energía electroquímica que convierte en electricidad la energía química contenida en el hidrógeno. • El único subproducto que resulta de este proceso es agua pura.

33. 2.4. biodiversidad (desde genes hasta ecosistemas) • La BIODIVERSIDAD se define como la variedad de todas las formas de vida, desde los genes hasta las especies, a través de una amplia escala de ecosistemas (Stanford Enciclopedy of Philosophy, 2007). • La biodiversidad se refiere al grado de variación de los organismos vivos en un ecosistema o del planeta. • Un ecosistema de gran biodiversidad es saludable porque tiene una amplia gama de variación en los tipos de organismos que viven allí. • Procesos que reducen la biodiversidad de un área en particular son la extinción de especies y el cambio ambiental, dando como resultado la pérdida de la vida en un área en particular.

34. La biodiversidad es un campo muy importante de estudio debido a las implicaciones del desarrollo humano en la diversidad de especies de la Tierra. • La biodiversidad se inicia con la medida de la variabilidad genética en una población dada. • Un gen es una unidad de la herencia de un organismo, o la información necesaria para un organismo para construir y mantener sus células y sus rasgos de exhibición. • Por ejemplo, si una persona va a tener los ojos azules esto es determinado por el material genético de su ADN. • Es importante para una especie particular el tener una considerable diversidad genética dentro de su población para que pueda adaptarse al entorno.

35. Si los miembros de una población en particular son muy similares, estos pueden ser eliminados por un cambio en el medio ambiente que ninguno de la población tendra una contra defensa. • Por ejemplo, la creciente prevalencia de los monocultivos (cultivos con maquillaje genético casi idéntico) en los cultivos genéticamente modificados ha llevado a los cultivos que son susceptibles a la enfermedad. • La introducción de una enfermedad en particular a una población susceptible de cultivos podría acabar con toda la cosecha. • Sin embargo, en cultivos más diversos podrían haber algunas plantas con resistencia a la cepa particular de bacterias, lo que garantizaría la supervivencia que los cultivos, y la posterior sanción por este código genético para los futuros cultivos.

36. Además de la diversidad genética, es importante contar con la diversidad entre todos los diferentes organismos de una zona determinada, así e esto garantizaría que el ecosistema en su conjunto sería capaz de sostener cualquier cambio repentino en el ambiente. • Sin embargo, los seres humanos pueden introducir organismos en un ecosistema determinado que elimina un cierto segmento de la población del ecosistema. • Por lo tanto, alteraciones provocadas por humanos a los ecosistemas puede tener consecuencias perjudiciales e irreversibles. • Un buen ejemplo de esto es cuando los seres humanos introducen especies invasoras en áreas particulares. • Una especie invasora puede ser definida como cualquier planta no nativas o un animal que afecta negativamente el hábitat en donde se introducen.

37. Cuando una planta no nativa o animal se introduce en un área, que a menudo no tiene depredadores naturales para mantener su población bajo control. • Como resultado, a menudo se multiplican y crecen, tomando el relevo de la zona y matan o impiden el crecimiento de las especies nativas. • Un ejemplo particularmente famoso de la devastación que las especies invasoras pueden causar es la introducción accidental de la serpiente marrón de árbol de la isla de Guam. • La serpiente marrón de árbol es una serpiente autóctona de Australia, Nueva Zelanda y Papua Nueva Guinea, que fue llevado probablemente a Guam a través de buques de carga después de la Segunda Guerra Mundial. • En pocos años empezó a devastar las poblaciones de aves nativas de Guam, que conduce a la extinción de doce especies de aves nativas.

38. Conservación de la biodiversidad es un proceso complejo que incluye la promoción de la variabilidad genética y los ecosistemas. • Las formas actuales de desarrollo humano son negligentes de la necesidad de preservar la diversidad en el medio ambiente que hace que los ecosistemas sean menos hábiles en su trato con las perturbaciones ambientales. • A fin de alcanzar un futuro más sostenible, el desarrollo humano debe ser más consciente de la biodiversidad y buscar activamente promover la diversidad de especies de la Tierra.

40. 2.5 recursos naturales • Se consideran recursos todos aquellos medios que contribuyen a la producción y distribución de los bienes y servicios de que los seres humanos hacen uso. • Los economistas entienden que todos los recursos son siempre escasos frente a la amplitud y diversidad de los deseos humanos, que es como explican las necesidades; definiéndose precisamente a la economía como la ciencia que estudia las leyes que rigen la distribución de esos recursos entre los distintos fines posibles. • Bajo esta óptica, los recursos naturales se refieren a los factores de producción proporcionados por la naturaleza sin modificación previa realizada por el hombre; y se diferencian de los recursos culturales y humanos en que no son generados por el hombre (como los bienes transformados, el trabajo o la tecnología). 

41. El uso de cualquier recurso natural acarrea dos conceptos a tener en cuenta: resistencia, que debe vencerse para lograr la explotación, y la interdependencia. • De acuerdo a la disponibilidad en el tiempo, tasa de generación (o regeneración) y ritmo de uso o consumo se clasifican en renovables y no renovables. • Los recursos naturales renovables hacen referencia a recursos bióticos, recursos con ciclos de regeneración por encima de su extracción, el uso excesivo del mismo lo puede convertir en un recurso extinto (bosques, pesquerías, etc) o no limitados (luz solar, mareas, vientos, etc); • mientras que los recursos naturales no renovables son generalmente depósitos limitados o con ciclos de regeneración muy por debajo de los ritmos de extracción o explotación (minería, hidrocarburos, etc). • En ocasiones es el uso abusivo y sin control lo que los convierte en agotados, como por ejemplo en el caso de la extinción de especies. • Otro fenómeno puede ser que el recurso exista, pero que no pueda utilizarse, como sucede con el agua contaminada etc.

43. Recursos renovables • Los recursos renovables son aquellos recursos que no se agotan con su utilización, debido a que vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que los recursos disminuyen mediante su utilización. • Esto significa que ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que evite su renovación, en tal sentido debe realizarse el uso racional e inteligente que permita la sostenibilidad de los mismos recursos. • Dentro de esta categoría de recursos renovables encontramos el agua y la biomasa (todo ser viviente). • Algunos de los recursos renovables son: el bosque, el agua, el viento, los peces, radiación solar, energía hidráulica, madera, energía eólica y productos de agricultura

45. Recursos no renovables • Los recursos no renovables son recursos naturales que no pueden ser producidos, cultivados, regenerados o reutilizados a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo. • Estos recursos frecuentemente existen en cantidades fijas ya que la naturaleza no puede recrearlos en periodos geológicos cortos. • Se denomina reservas a los contingentes de recursos que pueden ser extraídos con provecho. • El valor económico (monetario) depende de su escasez y demanda y es el tema que preocupa a la economía. • Su utilidad como recursos depende de su aplicabilidad, pero también del costo económico y del costo energético de su localización y explotación.

46. Algunos de los recursos no renovables son: el carbón, los minerales, los metales, el gas natural y los depósitos de agua subterránea, siempre que sean acuíferos confinados sin recarga. • La contabilidad de las reservas produce muchas disputas, con las estimaciones más optimistas por parte de las empresas, y las más pesimistas por parte de los grupos ecologistas y los científicos académicos. • Donde la confrontación es más visible es en el campo de las reservas de hidrocarburos. • Aquí los primeros tienden a presentar como reservas todos los yacimientos conocidos más los que prevén encontrar. • Los segundos ponen el acento en el costo monetario creciente de la exploración y de la extracción, con sólo un nuevo barril hallado por cada cuatro consumidos, y en el costo termodinámico (energético) creciente, que disminuye el valor de uso medio de los nuevos hallazgos.

48. 2.5.1. hidrosfera • Si observamos la foto de satélite que se incluye, podemos darnos cuenta de que la mayor parte de la superficie terrestre está cubierta de agua. • Casi las tres cuartas partes del planeta ¿Tierra? están cubiertas de agua (por cierto, ¿no deberíamos llamarlo planeta Agua?). • En la zona del planeta donde hay tierra emergida (zonas continentales) también podemos encontrar agua formando ríos,lagos, embalses, aguas subterráneas y en los polos de la Tierra y en la cumbres de las montañas también podemos encontrar agua, esta vez en su forma sólida.

49. Por último podemos encontrar agua en ciertas capas de la atmósfera, esta vez en forma de vapor de agua (gas) formando las nubes. • Todo ello es lo que denominamos Hidrosfera Terrestre. • La hidrosfera terrestre constituye el sustento de la vida, sin ella, sin agua, no habría vida en este planeta, ni en ningún otro. • Además, todos los seres vivos estamos formados por un alto porcentaje de agua. • Nuestro cuerpo es agua en más de un 70%.  • Pero a pesar de la abundancia de agua en el planeta, no toda es utilizable. • La mayor parte, el agua de los océanos, es agua salada, incluye sales minerales formadas por elementos como el sodio, potasio y cloro en diferentes concentraciones. • Solamente podemos utilizar directamente las aguas dulces presentes en las zonas continentales o en los polos.

50. Por ello, los seres humanos, debemos ser conscientes de su importancia y hacer un uso racional del agua, no abusando en su consumo y no malgastándola. • También debemos darnos cuenta de que muchas de nuestras actividades, costumbres y hábitos de vida, supuestamente modernas y avanzadas, pueden ser gravemente perjudiciales para el agua, contaminándola y haciendo que no se.