1 cLace de ecologia

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1 cLace de ecologia

  1. 1. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 Considere lo siguiente: En una placa petri se coloca en una varilla de vidrio un cultivo de bacterias. Luego de un tiempo qué ocurre? FERNANDO M. TORIBIO ROMÁN ….. …. ……. Ecología - E.A.P. Ingeniería ambiental sanitaria ……… ……… ……… …….. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria ……… ……….. Por qué disminuye de repente la población de bacterias? Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Primero la colonia crece aceleradamente a ritmo exponencial luego decrece bruscamente. Disminución de población de bacterias. La alta población produce toxinas que se vuelven mortales. Se consume rápidamente los alimentos. QUÉ IMPLICANCIAS TIENE ESTO PARA LA VIDA? Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Visión reduccionista. Solo ve lo que le rodea. Esta mas preocupado por el momento actual. Cree que el futuro no le alcanzará y podrá bordear el futuro. Que los recursos son ilimitados. PARA QUE EL HOMBRE PUEDA ADAPTARSE DEBE CONOCER LA NATURALEZA DEL CRECIMIENTO EXPONENCIAL Y LO QUE EL FUTURO DEPARA CUANDO SE DESARROLLA A VELOCIDAD EXPONENCIAL. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 1
  2. 2. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 La población humana crece de manera constante a su ritmo de crecimiento en 35 años duplicará su cantidad. A POBLACIÓN CONSUMO DE RECURSOS SE PUEDE CRECER ECONOMICAMENTE INDEFINIDAMENTE DE MANERA SOSTENIBLE? Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria recursos recursos alimentos rendimiento industrial población contaminación Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria SI CUALQUIER ELEMENTO DEL SISTEMA (ALIMENTOS, RECURSOS) TIENE CARÁCTER LIMITADO EL CRECIMIENTO EXPONENCIAL LO CONSUMIRÁ TARDE O TEMPRANO Y EL CEDERA. SISTEMA CEDERA. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Tomado del libro: The limit to growt Intenta establecer cuales son los límites del crecimiento tecnológico y de la población humana. Estudió las siguientes variables: Población humana Rendimiento industrial per cápita Producción agrícola Recursos naturales no renovables Contaminación Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Como se aprecia en el gráfico la población, alimentos, rendimiento siguen un crecimiento exponencial. Sin embargo luego de un tiempo se detiene el crecimiento bruscamente. La presión por los recursos genera contaminación, y agotamiento de los recursos. Esto demuestra que en el modelo en estudio el crecimiento tiene límites. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria La ecología nos sirve para entender cómo funciona el mundo que nos rodea y proyectar a través de modelos lo que ocurrirá en el futuro. Solo de esta manera se puede afrontar el futuro de manera inteligente. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 2
  3. 3. M.Sc. Fernando M. Toribio Román Ciencia que estudia las interacciones entre los seres vivos y su ambiente (lo que le rodea). Ciencia que estudia los ecosistemas. Se le conoció como la biología ambiental. La unidad de estudio básica de la ecología es el ecosistema. 24/09/2013 Es el estudio de los ecosistemas en cuanto a la forma en que influyen en los seres humanos y recibe la influencia de estos. EL PAPEL DE LA CIENCIA LA CIENCIA NOS SIRVE PARA ELABORAR PREDICCIONES ACERCA DEL FUTURO. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Por medio de modelos, que son formas de acercar la realidad a nuestro entendimiento. Los modelos mas sencillos son verbales, diagramas y los modelos matemáticos que son los mas elaborados. A D B Ejemplo: f(x) = a + bx C Cómo un científico puede usar este modelo? Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Un modelo usa variables para imitar el mundo real. Genes células órganos organismos poblaciones comunidades Componentes bióticos f(x) = A + B+C+D+E+F+G+H+…… f(x) es la función A, B, C, D, E, F, G, H …. son las variables A mayor número de variables se elabora un modelo que simule lo mejor posible a la realidad. Debe de tenerse en cuenta que habrán algunas variables que se escaparán del modelo propuesto. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Interactuando con materia Componentes abióticos energía producen Sistemas biológicos Sistemas genéticos Sistemas celulares Sistemas orgánicos Sistemas organismicos Sistemas de población ecosistemas Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 3
  4. 4. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 Cada componente biótico interactúa con un componente abiótico con intercambio de materia y energía. Cada sistema es complejo y tiene sus propias características (leyes) además de que existen relaciones entre los diversos sistemas. El conocimiento de un nivel puede ayudar a entender el otro sistema pero no en su totalidad. Ejm. El agua esta formado de oxigeno e hidrogeno (gases altamente inflamables), cada uno tiene propiedades diferentes. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Sistemas que dependen del ambiente exterior para entradas y salidas. Esto lo realizan de manera mas o menos fija. Salida (s) Entrada (s) SISTEMA Conjunto de partes o subsistemas que interactúan como algo simple y completo. La Teoría de sistemas nos ayuda a entender mejor los sistemas. Tipos de sistemas: Sistemas abiertos Sistemas cibernéticos Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ejm. de un sistema abierto, modelo de la caja negra, es el televisor, tiene una entrada de energía para funcionar de otra manera no funciona. Lo que sale de la tv es la imagen y sonido. Modelo de la ”caja negra” de un sistema abierto Para continuar funcionando los sistemas abiertos requieren constantemente de entradas sino dejan de funcionar. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Salida (s) Entrada (s) SISTEMA electricidad imagen, sonido de tv ondas electromagneticas Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Los componentes que forman el sistema están interrelacionados los que esta agrupados formando subsistemas. Cuando se conoce un poco del sistema puede esquematizarse. Modelo de la ”caja negra” de un sistema abierto Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 4
  5. 5. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 SISTEMA XYZ Entrada (s) Subsistema X entrada Subsistema Y Elemento 1 rrrrr Elemento 2 Subsistema Z SalidaSalida-entrada SalidaSalida-entrada Salida (s) vegetal Luz solar res Energía química en las hojas de las plantas Salida hombre Energía química en la carne de la res Perdida de calor durante el trabajo o el ejercicio salidaSerie de componentes de un sistema abierto conectado para salida-entrada SISTEMA ABIERTO CON SUS COMPONENTES Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria En un sistema mecánico abierto corresponde a un calentador controlado por un interruptor. Cuando se abre el interruptor la electricidad penetra el sistema del calentador y produce una salida de calor. El sistema seguirá funcionando mientras persista la entrada de energía. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Sistema calentador Salida Entrada Elemento calentador de ss bovina electricidad Interruptor de energía Calor Sistema calentador como ejemplo de un sistema abierto Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Estos sistemas requieren de retroalimentación para ejercer un cierto grado de autocontrol. La idea básica de la retroalimentación consiste en que parte de la salida del sistema se utiliza para controlar parte de la entrada sistema. futura al sistema Los sistemas cibernéticos poseen generalmente un estado ideal o punto de partida que consiste en el estado o punto en el cual se apoya el sistema. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Un sistema calentador-termostato es un ejemplo de un sistema cibernético cuyo punto de partida corresponde al sitio (temperatura) en que se fija el disco de ajuste. La retroalimentación que determina el reajuste del punto de partida se denomina retroalimentación negativa, se denomina negativa debido a que la retroalimentación detiene o invierte una tendencia o movimiento de separación del punto de partida. El diagrama en forma de ocho se usa para este tipo de sistema. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 5
  6. 6. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 calentadorSistema calentador-termostato Subsistema calentador Salida Calentador de bovina exceso Retroalimentación negativa Subsistema termostato Punto de partida Bovina metálica sensible al calor Entrada deficiencia Retroalimentación negativa Electricidad Punto de partida Calor r e t r o a l i m e n t a c i ó n Diagrama en forma de ocho Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria La temperatura ambiente se eleva el metal sensible al calor se expande Se enciende el calentador Se efectúa el contacto eléctrico Vuelta de la retroalimentación negativa Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Punto de partida (ajuste termostato) Sistema Vuelta de la retroalimentación negativa Se interrumpe el contacto eléctrico Retroalimentación La temperatura ambiente disminuye y el metal sensible al calor se contrae Se apaga el calentador Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Los sistemas cibernéticos también pueden contar con retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva es una tendencia continua a aumentar la separación del punto de partida del sistema. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Un ejemplo de esto es la temperatura del cuerpo humano, se mantiene por un termostato muy notable. Cuando las temperaturas externas alcanzan valores entre 17-32 °C una serie de mecanismos elaborados de retroalimentación negativa mantiene la temperatura del cuerpo cercana a su punto de partida (36.5 °C). Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 6
  7. 7. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 A través de mecanismos complejos el cuerpo humano produce mas calor o pierde calor a través de los procesos metabólicos. Sin embargo a temperaturas mas extremas los mecanismos de regulación térmica son insuficientes y aparece la retroalimentación positiva. Este ciclo vicioso finalmente termina en la muerte. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Un sistema cibernético posee una placa homeostática, homeostática es decir que el sistema posee ciertos límites dentro de los cuales se presenta la retroalimentación negativa. Fuera de estos límites cuando la separación del punto de partida se hace demasiado grande aparece la retroalimentación positiva. Cuando ocurre la retroalimentación positiva ocasionalmente puede determinar la muerte del sistema. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Un sistema de compone de varios subsistemas. A su vez este sistema forma parte de un sistema mas grande llamado supersistema. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria A B Entrada C Salida Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 7
  8. 8. M.Sc. Fernando M. Toribio Román Se debe de describir los subsistemas del sistema. Se describe sus partes y las interacciones. 24/09/2013 Se está solicitando datos acerca del supersistema al cual pertenece un sistema particular. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Son sistemas abiertos o cibernéticos? Para vivir necesita de insumos del exterior también libera calor que se produce en los procesos químicos. Sin embargo cada nivel de un sistema biológico abierto contiene sistemas cibernéticos. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Cada nivel de organización es un sistema abierto con mecanismos de retroalimentación Por ejm. una célula es un sistema abierto debido a que obtiene alimentos del exterior y elimina desperdicios, también contiene sistemas cibernéticos por ejm. las membranas controlan la salida y entrada de materiales celulares, cuando se rebasan los límites los mecanismos de la retroalimentación negativa corrigen la situación. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Sistema que contiene componentes vivos y no vivos en una interacción constante. Un ecosistema contiene subsistemas que presentan características e interacciones propias, pero el ecosistema es mas útil cuando se considera un todo sencillo. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecosistema de la Tierra Salida Entrada Luz solar (energía) Ciclos biogeoquímicos y espirales de poblaciónpoblación-evolución Calor radiado al espacio (resumidero térmico) Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 8
  9. 9. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 Ecología: Ecosistema La ecología (del griego «οίκο̋» oikos="casa", y «λóγο̋» logos=" conocimiento") es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribución, abundancia y cómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente: «la biología de los ecosistemas» (Margalef, 1998). Un ecosistema es un sistema que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis), el medio físico donde se relacionan (biotopo) y la influencia que ejerce el hombre en el (tecnósfera). La ciencia que estudia los ecosistemas. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Bioma Hábitat Un bioma es una clasificación global de áreas similares, incluyendo muchos ecosistemas, climática y geográficamente similares, esto es, una zona definida ecológicamente en que se dan similares condiciones climáticas y similares comunidades de plantas, animales y organismos del suelo, son a menudo referidas como ecosistemas de gran extensión. Cada especie tiene un determinado lugar donde vive y al cual está adaptada, y que se denomina hábitat (del latín habitare = vivir). El hábitat es la "dirección de la especie", o sea, el lugar donde vive y se la puede encontrar. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Nicho ecológico Ecósfera El nicho ecológico expresa la interrelación de¡ organismo con los factores ecológicos, es decir, la posición o función de una población o parte de ella en el ecosistema. La función que cumple cada especie en el ecosistema, o sea, su nicho ecológico, es determinada por una serie de factores, siendo el principal la competencia con otras especies. La Ecósfera es el ecosistema global del planeta tierra, que se encuentra conformado por todos aquellos organismos presentes en la Biosfera y las relaciones que se establecen entre estos y con el ambiente. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 9
  10. 10. M.Sc. Fernando M. Toribio Román 24/09/2013 Biósfera Ecotono Espacio dentro del cual se desarrolla la vida. La biosfera está distribuida cerca de la superficie de la Tierra, formando parte de la litosfera, hidrosfera y atmósfera. El ecotono del griego eco- (oikos o casa) ecotono, y tono, (tonos o tensión), es un lugar donde los componentes ecológicos están en tensión. Es la zona de transición entre dos o más comunidades ecológicas (ecosistemas) distintas. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecozona Una ecozona (a veces también región, reino o dominio biogeográfico) es la división a mayor escala de la superficie de la Tierra con base en la evolución histórica y los patrones de distribución de las plantas y los animales. Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria Ecología - E.A.P. Ingenieria ambiental sanitaria 10

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