ESTUDIOS AMBIENTALES

La biología responde a la necesidad humana de comprender y dominar la naturaleza, que se ha convertido en una de las armas principales para la supervivencia del hombre. El pensamiento biológico se ha ido modelando a lo largo de los siglos y las culturas, constituyendo un elemento clave de toda cultura, ya que, no lo olvidemos, responde a aquellos aspectos vitales más primarios: la alimentación, la enfermedad, el entorno vital..., en una palabra: la vida. A lo largo del curso, presentaremos algunos de los momentos fundamentales en la constitución del sistema biológico occidental actual, pues, por restricciones de tiempo, no nos es posible adentrarnos en otros sistemas biológicos extremadamente interesantes, como los constituidos por las llamadas culturas científicas clásicas, tanto las asiáticas como las americanas.

El análisis del sistema biológico muestra que es dinámico, con movimientos complejos y por ello resulta imposible su exacta predicción cuando la acción del fertilizante se mide después de mucho tiempo, por lo que se induce una situación de caos. Los microorganismos recuperan la estabilidad luego de la incorporación de nitrógeno y generan un fractal.

Los sistemas biológicos son jerárquicos. Esto quiere decir que algunos sistemas están "inmersos" en otros sistemas mayores, que a su vez están "dentro" de otros mayores aún. Este concepto se puede representar como si la población de una especie estuviera "inmersa" dentro de un conjunto mayor de poblaciones de otras especies (que comparten todas en una misma región). Al decir inmerso se deben precisar dos cosas: primero, que la población (o sistema biológico) mantiene su identidad y se puede diferenciar sin demasiados problemas de su entorno; segundo, que está influenciado por las poblaciones vecinas (los cambios de tamaño de la población están principalmente originados por factores externos a ella).

Las fronteras de los sistemas biológicos son difusas, no siempre se puede saber donde acaba exactamente un sistema o proceso y empieza otro. Es una consecuencia de que haya muchas interacciones en sistemas jerárquicos.

Algunas de las características de los sistemas biológicos dependen del sitio y la temporada del año en las que se evalúen. Un ejemplo muy claro lo constituyen las selvas secas, que tienen características muy contrastantes si se estudian en temporada de lluvias o en secas. Pero al mismo tiempo los sistemas biológicos mantienen su "identidad" cuando se les perturba. Los sistemas biológicos "se regeneran", tienen estabilidad y resiliencia. Son constantes en el tiempo y el espacio.

De estas propiedades se puede desprender que el estudio de los sistemas biológicos es una tarea difícil, porque los objetos de estudio cambian y permanecen constantes, se delimitan claramente y poseen fronteras difusas, todo simultáneamente.

La heterogeneidad es la manera moderna de nombrar una de las propiedades quizás más distintivas de los sistemas biológicos: la variación. Prácticamente no existe proceso biológico que no cambie (incluso los mecanismos de replicación de la información genética, a pesar de su enorme grado de confiabilidad, tienen errores).

La variación en un proceso cualquiera tiene dos componentes básicos: la interna (causada por las características del propio proceso) y la externa (determinada por factores ajenos al proceso). La heterogeneidad normalmente se refiere a la variación externa.

La escala hace referencia a las unidades de medida (espaciales y temporales) que se usan para estudiar un objeto, proceso o sistema biológico. Piénsese como ejemplo en que el intercambio gaseoso dentro de una célula ocurre en un espacio de micras cúbicas y en lapsos de unas pocas fracciones de segundo, mientras que el mismo proceso considerado en todo un individuo (denominado respiración), se mide en metros cúbicos y toma algunos segundos.

La escala es un factor imprescindible cuando se estudian fenómenos que ocurran en el espacio y que cambien en el espacio o en el tiempo. El interpretar procesos de lejos o de cerca (variando la escala de tiempo o espacio), permite detectar patrones.

Todo organismo viviente posee inteligencia, utiliza energía y tiene organización. Si falta cualquiera de estos tres elementos el sistema perece. Es evidente, entonces, que un común denominador, esencial a todo sistema biológico es el trío conformado por Inteligencia (I), Energía (E) y Organización (O):
- A mayor Inteligencia más tenderá el organismo a sobrevivir globalmente. Al dañarse ésta, desaparece. Nuestra definición de inteligencia incluye también la Inteligencia bioquímica que programa todas las funciones corporales.

A mayor Organización mejor sobrevivirá el organismo globalmente. Al no haberla, muere. Nuestra definición de Organización incluye la organización bioquímica del organismo.

A mayor Energía mayor será el potencial de supervivencia global del organismo. Al no haberla, perece. Nuestra definición de energía incluye también la Energía bioquímica del organismo.
En conclusión: la salud global de un sistema es directamente proporcional a su cantidad de Energía, Inteligencia y Organización.

Es axiomático (obvio) que al disminuir cualquiera de los tres elementos, los otros dos disminuyen y la salud disminuye. Igualmente, al agrandarse cualquiera de los tres elementos, los otros dos se agrandan y la salud aumenta.

Por ende, el comportamiento de estos tres elementos puede ser representado mediante una relación geométrica en donde E, I, O, conforman los lados de un triángulo de salud.
¿Por qué un triángulo? Porque hace cumplir la condición forzosa de que al aumentar un lado crecen los otros dos para que el triángulo se preserve

Describa el Subsistema Biosfera: Conceptos básicos; los reinos funcionales; Producción, Productividad Primaria, Consumo, Reducción, fotosíntesis, Fijación y Flujo de Energía

Biosfera La capa de vida que rodea la tierra. Incluye todas las formas de vida en el agua, tierra o aire. Según Teilhard de Chardin, la biosfera es precursora de la noosfera. La Biosfera incluye la biomasa de la tierra.

La biosfera es la parte de la corteza terrestre en la cual se desarrolla o es posible la vida, es decir, desde determinada altura de la atmósfera hasta el fondo de los océanos.

La biosfera comprende (aproximadamente) la hidrosfera, la zona más superficial de la litosfera y la parte inferior de la troposfera, es decir, abarca desde unos 50 km. de altitud en la atmósfera, hasta los fondos de los océanos más profundos. En la biosfera la vida depende de la circulación de nutrientes esenciales, calor y energía solar

La Tierra que alberga la biosfera tiene 20.000 km2 de diámetro, y es de superficie irregular. El máximo desnivel es de 20 km., existente entre el monte Everest (8.848 m.) el más alto del planeta, y la fosa marina de las Marianas superior a 11.000 m. de profundidad. En su mayoría está recubierta de agua salada, y tan sólo una cuarta parte de su superficie queda por encima del nivel de las aguas.

Todo el planeta está envuelto por una capa gaseosa, la atmósfera, que se extiende hasta unos 300 km. de altura, aunque sólo hasta la estratosfera (50 km. de altura) se mantiene la influencia sobre los seres vivos. Los fenómenos meteorológicos tienen lugar en su mayoría en la troposfera (10 km. de altura).

El medio en que se desarrolla la vida, la biosfera, consta pues de troposfera, hidrosfera (mares, océanos y aguas continentales), y la parte más externa de la corteza terrestre (litosfera). En la biosfera existe vida en todas las áreas emergidas, y hasta unos pocos metros de profundidad del suelo.

En el mar, la mayor parte de los organismos acuáticos se concentran en profundidades inferiores a 200 m., pero es evidente que la vida se extiende incluso hasta las grandes fosas marinas, como resulta de la observación de peces y moluscos a 6.000 m. de profundidad, y cuyas investigaciones no rebasan esa distancia por las dificultades tecnológicas para superarla, y que probablemente desvelaría que la vida no se limita a profundidades inferiores a las observadas.

Pueden concebirse los tres componentes vivos (productores, fagótrofos y saprótrofos) como los "tres reinos funcionales de la naturaleza".

Producción

El concepto de producción afirma que los consumidores favorecerán a aquellos productos que estén ampliamente disponibles y tengan bajo costo. Los directivos de las organizaciones orientadas hacia la producción concentran sus esfuerzos en lograr una gran eficiencia en la producción y una cobertura amplia de distribución.

Productividad

La productividad es la velocidad de almacenamiento de la energía en el ecosistema

Productividad primaria

Se refiere a la velocidad a que la energía es almacenada por efecto de la actividad fotosintética; este almacenamiento se lleva a cabo en forma de materiales orgánicos susceptibles de ser utilizados como el almidón, la sacarosa y la glucosa que están presentes en hojas, raíces, tallos y frutos de los vegetales.

Reducción

Fotosíntesis

La fotosíntesis puede definirse como un proceso anabólico que se produce en los cloroplastos y en el que la energía luminosa es transformada en energía química que posteriormente será empleada para la fabricación de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas.

1º) Captación por las clorofilas y otros pigmentos fotosintéticos de la energía luminosa y su transformación en energía química contenida en el ATP.

2º) Obtención de electrones a partir del agua. Estos electrones, convenientemente activados por la energía luminosa, servirán para reducir NADP⁺.

4º) Reducción por el NADPH del carbono incorporado y síntesis de compuestos orgánicos.

5º) Reducción de otras sustancias inorgánicas (nitratos, nitritos, sulfatos, etc.) para su incorporación a las cadenas carbonadas.

Flujos energéticos

El flujo de energía en los ecosistemas se produce en un único sentido, como fenómeno universal en la naturaleza.

Los ecosistemas naturales maduros son capaces de mantener su productividad mediante la entrada - exclusiva o predominante - de energía solar. En los agrosistemas, en cambio, el flujo de energía se modifica con la intervención humana que lo dirige - como ya se ha visto - hacia los productos cotizados, y que debe aportar energía suplementaria, traída de fuera del sistema - sea humana, animal o procedente de combustibles fósiles o de otras fuentes - en mayor o menor proporción, según el nivel de simplificación (desestabilización) que se haya provocado.

En el olivar la principal entrada de energía es a través de la fijación fotosintética, que realizan las plantas verdes, tanto el olivo, componente básico del escalón de los productores, como el resto de las plantas verdes que puedan estar presentes, de forma temporal o permanente. Esta energía proviene del sol, y la cantidad fijada depende, fundamentalmente, de la superficie de captación, ya que el resto de los factores que la determinan son prácticamente invariables.

Otra energía que entra en el agro sistema es la aportada por el trabajo humano (recolección, poda, desvareto, ect.) que en una primera aproximación es también de origen solar, y la procedente de energías fósiles – que se ha incrementado notablemente con la mecanización e industrialización de la agricultura – con el trabajo de las máquinas, la incorporada en los abonos ( en su transporte, aunque sean orgánicos) y en los productos fitosanitarios (elaboración, envasado, transporte).

La autoecología es la parte de la ecología que estudia las relaciones recíprocas de las especies individuales con su entorno, es decir, con el resto de los organismos y el medio.

En el caso de los ecosistemas, cada uno de los individuos representantes de cada especie existente en ellos, cumple simultáneamente, varias funciones: por una parte, ocupa un ámbito espacial o territorial exclusivo, es decir, un “puesto” que no puede ser ocupado por otro. Por otra, realiza una actividad particular durante determinados lapsos de tiempo, alternados por períodos de reposo; para realizarla, cada ser cuenta no solamente con una morfología y una habilidad práctica para el efecto, sino también con un “instrumental” o “herramientas adecuadas para ello.

Por otra parte, el medio en el cual se desenvuelven los organismos, varía según el substrato que conforma parte de su hábitat, sea este acuático o aeroterrestre, donde cada uno de los cuales muestra a su vez variaciones biofísicas, bioquímicas o bioclimáticas significativas, que afectan a los organismos, ante cuya influencia cada ser requiere de una indumentaria adecuada para sobrevivir.

El Ecosistema es un sistema biológico funcional, formado por una comunidad de un área determinada y su medio, estableciéndose de forma necesaria entre los organismos y el medio abiótico un flujo de intercambio de materia y energía.

La importancia del ecosistema radica en la relación funcional que se establece entre los distintos seres vivos y los factores abióticos del medio.

La primera función de un ecosistema es la captación de energía, de la mayor fuente disponible: la luz solar; para tal efecto se rige por las leyes de los sistemas termodinámicos.

Límites

El término ecosistema puede ser aplicado a biocenosis y medios de extensión muy variables: un árbol, un bosque, un océano. Pero siempre se tratará en definitiva de un sistema donde hay fijación de energía solar, circulación y transformación de materia orgánica y nutriente por acción de los seres vivos y su metabolismo.

La unidad funcional en ecología es el ecosistema y se considera unidad por que es un sistema cerrado para el flujo de la materia y porque incluye, además de organismos - la comunidad o biocenosis - un medio abiótico, con una interrelación entre ambos componentes.

Los biotopo tiene que ver con los vegetales dominantes de la biota que viene a ser el lugar específico de un ecosistema en el cual hay seres vivos y hay un vegetal que predomina en esa comunidad.

La biosfera como la capa fina de la tierra en la cual habitamos, contentiva muchos ecosistemas, que engloban todos los seres vivos de este planeta. Compuesta de biomas,

Ecosistemas, energía y nutrientes y con notables desequilibrios que hoy día afectan al ecosistema, el medio ambiente en que nos toca desenvolvernos.

El ecosistema está constituido por todas las poblaciones de especies que existen en la naturaleza, todas estas poblaciones están integradas entre sí, se relacionan, dependen una de las otras.

Infografía

La diversidad es una característica fundamental de todos los sistemas biológicos. Se manifiesta en todos los niveles jerárquicos de las moléculas a los ecosistemas.

Tomando como base que la biodiversidad en una comunidad dada depende de la forma como se reparten los recursos ambientales y la energía a través de sistemas biológicos complejos, su estudio puede ser una de las aproximaciones más útiles en el análisis comparado de comunidades o de regiones naturales. La biodiversidad es quizá el principal parámetro para medir el efecto directo o indirecto de las actividades humanas en los ecosistemas.

La Autoecología estudia las relaciones de una sola especie con su medio. Se basa en el análisis cuantitativo, que se interesa por la distribución geográfica y la dinámica poblacional (natalidad, mortalidad) y el cualitativo, que considera a los caracteres genéticos.

El Planeta Tierra

Hay ocho grandes ecosistemas o biomas en el mundo. Estos son el bosque templado, el bosque lluvioso tropical, el desierto, la pradera, la tundra, la taiga, el chaparral y el océano. Cada uno es muy diferente de los otros.

Son tan diferentes debido a que las cantidades de luz solar y lluvia son muy diferentes. ¡Y también la temperatura es diferente! Igualmente, cada uno tiene plantas y animales especiales que viven allí.

Hacia 1950 los ecólogos elaboraron la noción científica de ecosistema, definiéndolo como la unidad de estudio de la ecología. De acuerdo con tal definición, el ecosistema es una unidad delimitada espacial y temporalmente, integrada por un lado, por los organismos vivos y el medio en que éstos se desarrollan, y por otro, por las interacciones de los organismos entre sí y con el medio. En otras palabras, el ecosistema es una unidad formada por factores bióticos (o integrantes vivos como los vegetales y los animales) y abióticos (componentes que carecen de vida, como por ejemplo los minerales y el agua), en la que existen interacciones vitales, fluye la energía y circula la materia.
http://www.barrameda.com.ar/ecologia/ecosistem.htm

Hay que insistir en que la vida humana se desarrolla en estrecha relación con la naturaleza y que su funcionamiento nos afecta totalmente. Es un error considerar que nuestros avances tecnológicos: coches, grandes casas, industria, etc. nos permiten vivir al margen del resto de la biosfera y el estudio de los ecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento, nos demuestra la profundidad de estas relaciones.