Cuarto Capitulo.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ECOLOGÍA CURSO: Ingeniería ambiental DOCENTE: Ing. Jorge Medina Rodríguez ALUMNOS: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

Alfaro Gamboa Brenda Flores Cruz Bryan Haro Salirrosas Greyssi Roque Guadalupe Zulmy Oruna Saavedra Frank Tapia Vera Estefani Zavala Ysla Juan

CICLO:

VIII

SECCIÓN:

“A”

TRUJILLO – PERÚ 2018

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ECOLOGÍA Cuestionario 1.Cite tres ejemplos de ecosistemas grandes diversificados y señale los factores que amenazan su existencia ❏ Los arrecifes de coral ● Los huracanes y tormentas tropicales. ● Contaminación por aguas negras, basuras, fertilizantes, sedimentos y aguas de desecho industrial. ● Proyectos de desarrollo costero, como edificaciones turísticas carreteras, puentes y puestos ● La sobrepesca y los métodos de pesca destructivos ( tales como uso de dinamita, cianuro, blanqueadores, trampas de peces, redes o enormes redes de arrastre) ● Calentamiento global ● Acidificación oceánica, principalmente por altas emisiones de gas carbónico ( CO2) ● Tormentas de arena, principalmente en África y Asia, que depositan los granos sobre los pólipos aniquilándolos ● Anclas de lanchas y turistas que no toman precauciones cuando visitan los corales ● La basura marina ❏ Selva tropical húmeda ● Las empresas madereras talan los árboles de los bosques pluviales para obtener madera empleada en suelos, muebles y otros objetos. ● Las centrales eléctricas y otras industrias talan y queman árboles para generar electricidad. ● La industria papelera convierte enormes extensiones de bosque pluvial en pulpa. ● La industria ganadera usa técnicas de tala y quema para obtener tierra para sus ranchos. ● Las empresas agrícolas, en especial la industria de la soja, talan bosques para obtener tierra de cultivo. ● Los granjeros de subsistencia talan y queman zonas de bosque pluvial para conseguir leña, tierra de cultivo y pastos. ● Las empresas mineras talan bosques para construir carreteras y explotar minas. ● Los gobiernos y las industrias talan bosques para construir carreteras de servicio y tránsito.

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❏ La tundra ● El derretimiento del permahielo como resultado del calentamiento global podría cambiar de modo radical el paisaje y el tipo de especies que puedan vivir en él. ● El agotamiento del ozono en los Polos Norte y Sur supone que pasen rayos ultravioleta más fuertes que dañan la tundra. ● La contaminación del aire puede provocar niebla tóxica que contamina el liquen, fuente alimenticia significativa para muchos animales. ● La explotación del petróleo, gas y minerales, así como la construcción de oleoductos y carreteras puede dar lugar a contrariedades físicas y la fragmentación del hábitat. ● Los vertidos de petróleo pueden acabar con la fauna y la flora y dañar de forma considerable los ecosistemas de tundra. ● Los edificios y las carreteras causan el derretimiento del permahielo, al generar calor y aumentar la presión sobre éste. ● Las especies invasivas apartan a la vegetación nativa y reducen la diversidad de la capa vegetal. Los proyectos hidroeléctricos inundan hectáreas de bosque pluvial. 2. Explique cómo se relacionan los seres vivos con el ecosistema. Los seres vivos de un ecosistema además de las relaciones alimentarias, establecen otras muchas relaciones con los organismos de su misma especie y con los de otras especies. 1.1- Factores intraespecífico Son las relaciones entre seres vivos de la misma especie. Podemos distinguir: las agrupaciones y las sociedades. - Agrupaciones: En las agrupaciones, se reunen numerosos individuos para defenderse de los depredadores, para reproducirse, etc.Por ejemplo, las aves forman grupos llamados bandadas - Sociedades: Las sociedades son grupos organizados, con individuos de varios tipos que se especializan en realizar ciertas tareas. Por ejemplo las abejas forman sociedades con tres tipos de individuos, La reina (pone los huevos), los zánganos ( machos que fecundan a la reina) , obreras (son hembras que consiguen alimento y cuidan a las crias). 1.2- Factores interespecíficos Es cuando existen influencias entre poblaciones, es decir, relaciones entre seres vivos de distintas especies. Estas relaciones pueden afectar positiva o negativamente el crecimiento de una población. Podemos destacar: El parasitismo, mutualismo y comensalismo

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3.Argumenta las razones por las cuales el Perú es considerado un país megadiverso. En todos los aspectos referentes a la diversidad biológica el Perú está entre los 7 países de mayor diversidad de la Tierra, conocidos como "países megadiversos", por su diversidad de ecosistemas, de especies, de recursos genéticos y de culturas aborígenes con conocimientos resaltantes. El Perú posee una muy alta diversidad ecológica de climas, de pisos ecológicos y zonas de producción, y de ecosistemas productivos. En superficie de bosques es el segundo (2º) país en América Latina y el cuarto (4º) a nivel mundial, y posee el 13% de los bosques tropicales amazónicos. Se reconocen 11 ecorregiones, que comprenden el mar frío, el mar tropical, el desierto costero, el bosque seco ecuatorial, el bosque tropical del Pacífico, la serranía esteparia, la puna, el páramo, los bosques de lluvias de altura (selva alta), el bosque tropical amazónico (selva baja) y la sabana de palmeras. De las 117 zonas de vida reconocidas en el mundo 84 se encuentran en el Perú. En el territorio nacional se encuentran ecosistemas reconocidos a nivel mundial por su altísima diversidad de especies como el mar frío de la Corriente Peruana; los bosques secos en la costa norte; la puna; la selva alta, y los bosques tropicales amazónicos, donde la diversidad de especies llega a su máxima expresión.

ALTA DIVERSIDAD DE ECOSISTEMAS La alta diversidad de ecosistemas ha permitido el desarrollo de numerosos grupos humanos con culturas propias y destacables logros tecnológicos, culinarios y culturales. El Perú es un país privilegiado en biomas únicos, de los que posee una gran parte y que le otorgan ventajas comparativas a nivel mundial. Los más destacados son los siguientes: • Mar Frío de la Corriente Peruana: compartido con Chile y que es de alta diversidad a nivel mundial y muy productivo • Bosque Seco Ecuatorial: compartido con Ecuador y con una muy alta tasa de endemismos de flora y fauna • Lomas Costeras: compartido con Chile y de una muy alta tasa de endemismos • Desierto del Pacífico: compartido con Chile y con formaciones únicas y especies endémicas • Puna y Altos Andes: compartido con Bolivia, Chile y Argentina, con grandes formaciones de pastos naturales, bosques de altura y especies endémicas. En este bioma destacan dos lagos importantes (Titicaca y Junín) con peculiaridades ecológicas y especies endémicas • Bosques de Neblina: en las vertientes orientales andinas (Selva Alta), compartido con Colombia, Ecuador y Bolivia, con numerosas especies endémicas

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• Bosques Tropicales Amazónicos: compartido con Venezuela, Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia, Brasil, Guyana y Suriname, y del cual el país posee el 13% • Bosques Secos Interandinos: con características muy peculiares y muy poco conocidos. Los principales son: Marañón, Huaylas, Huanuco, Mantaro, Apurímac, Vilcanota y algunos otros.

ALTA DIVERSIDAD DE ESPECIES El Perú posee una muy alta diversidad de especies, a pesar de los registros incompletos y fragmentados. • Los microorganismos (algas unicelulares, bacterias, hongos, protozoos y virus), los organismos del suelo y de los fondos marinos han sido muy poco estudiados • La flora: se calculan unas 25 000 especies (10% del total mundial) de las cuales un 30% son endémicas. • Es el quinto (5º) país en el mundo en número de especies • Primero (1º) en número de especies de plantas de propiedades conocidas y utilizadas por la población (4 400 especies) • Primero (1º) en especies domesticadas nativas (128) • En lo referente a la fauna, es el primero (1º) en peces (2 000 especies, 10% del total mundial) • El segundo (2º) en aves (1 730 especies) • El tercero (3º) en anfibios (330 especies) • El tercero (3º) en mamíferos (462 especies)

ALTÍSIMA DIVERSIDAD DE RECURSOS GENÉTICOS El Perú posee una alta diversidad genética por ser uno de los centros mundiales de origen de la agricultura y la ganadería, y, en consecuencia, es uno de los centros mundiales más importantes de recursos genéticos de plantas y animales. Valgan algunos datos: • Es el primer país en variedades de papa, ocho especies nativas domésticas, 2301 variedades de las 4000 variedades que existen en toda América Latina. Es importante señalar que tenemos el Centro Internacional de la Papa, (C.I.P.), del cual hemos obtenido esta información

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• Es el primer país es variedades de maíz granos andinos, ajíes, tubérculos y raíces andinos • Tiene un muy alto sitial en frutas, cucurbitáceas, plantas medicinales, ornamentales, y plantas alimenticias y animales domésticos

• Posee 128 especies de plantas nativas domésticas con centenares y hasta miles de variedades, y además las formas silvestres de esas plantas (cerca de 150 especies silvestres de papas y 15 de tomates, por ejemplo) • Posee 5 formas de animales domésticos: la alpaca, forma doméstica de la vicuña (Lama vicugna) y cruzada con llama; la llama, forma doméstica del guanaco (Lama guanicoe); el cuy, forma doméstica del poronccoy (Cavia tschudii); el pato criollo, forma doméstica del pato amazónico (Cairina moschata); y la cochinilla (Dactilopius costae) • De los cuatro cultivos más importantes para la alimentación humana a nivel mundial (trigo, arroz, papa y maíz), el Perú es poseedor de alta diversidad genética de dos de ellos, o sea, de la papa y del maíz, su mención especial merece la Quínua. Ese es el capital natural del Perú Megadiverso que respalda las posibilidades de enfrentar hambre, pobreza, inseguridad alimentaria y las desventajas comparativas entre un norte desarrollado y un sur en vías de desarrollo.

ALTA DIVERSIDAD CULTURAL Y HUMANA

El Perú es uno de los países con mayor diversidad etnolingüistico y cultural del continente americano. Sólo en la región amazónica, que ocupa el 62% del territorio nacional existen 42 grupos etnolingüisticos contactados al margen de los grupos que se encuentran en situación de autoaislamiento o de contacto esporádico. De acuerdo a las fuentes disponibles, el panorama es muy preocupante, ya que entre 1950 y 1997, se han ido extinguiendo 11 grupos y actualmente tenemos 18 poblaciones indígenas en proceso de desaparición biológica o cultural. Posee una alta diversidad de culturas y al menos 44 etnias distintas, de las que 42 se encuentran en la Amazonía. Desde el punto de vista cultural la Selva Amazónica es una de las regiones más diversas del planeta, se hablaban a finales del S. XX unas 300 lenguas Estos grupos aborígenes poseen conocimientos importantes respecto a usos y propiedades de especies; diversidad de recursos genéticos (4400 plantas de usos conocidos y miles de variedades), y las técnicas de manejo. Por ejemplo, en una hectárea de cultivo tradicional de papas en el Altiplano del Titicaca es posible encontrar hasta tres especies de papa y diez variedades. Esto es más que todas las especies y variedades que se cultivan en América del Norte.

4. Defina los términos siguientes. Emplee ejemplos:

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Autótrofos y heterótrofos  Los organismos autótrofos Los organismos autótrofos o productores son capaces de realizar fotosíntesis y sintetizar moléculas orgánicas complejas a partir moléculas inorgánicas simples (dióxido de carbono y agua) con la incorporación de energía solar. De esta manera transforman energía de origen solar en energía de tipo químico contenida en los enlaces de las nuevas moléculas sintetizadas. En los ecosistemas terrestres los organismos productores son las plantas verdes terrestres. En los ecosistemas acuáticos son innumerables los organismos fotosintéticos microscópicos que forman el fitoplancton. Ejemplo: Árboles, Plantas, algas, cianobacterias.  Los organismos heterótrofos obtienen la energía que precisan para vivir la energía contenida en las moléculas sintetizadas por los autótrofos. Al alimentarse de los productores obtienen energía y materia a través de los procesos de catabolismo. Los consumidores primarios se alimentan sólo de productores; son los animales herbívoros. Los consumidores secundarios se alimentan de consumidores primarios; son los animales carnívoros. Los omnívoros pueden alimentarse tanto de productores como de consumidores. Un grupo particular de organismos heterótrofos son los descomponedores, desintegradores o saprótrofos que degradan la materia orgánica de plantas y animales muertos y obtienen energía de los productos de descomposición. Con su actividad liberan al medio moléculas inorgánicas simples (dióxido de carbono, potasio, nitrógeno, fósforo, etc.) que pueden volver a ser utilizadas por los productores en la fotosíntesis. De esta manera cierran el ciclo de circulación de materia en un ecosistema. Los hongos y muchos tipos de bacterias presentes en el suelo pertenecen a esta categoría de organismos.

El proceso de nutrición heterótrofa de una célula se puede dividir en siete etapas: 1. Captura. La célula atrae las partículas alimenticias creando torbellinos mediante sus cilios o flagelos, o emitiendo seudópodos, que engloban el alimento. 2. Ingestión. La célula introduce el alimento en una vacuola alimenticia o fagosoma. Algunas células ciliadas, como los paramecios, tienen una especie de boca, llamada citostoma, por la que fagocitan el alimento. 3. Digestión. Los lisosomas viertes sus enzimas digestivas en el fagosoma, que así se transformará en vacuola digestiva. Los enzimas descomponen los alimentos en las pequeñas moléculas que las forman. 4. Paso de membrana. Las pequeñas moléculas liberadas en la digestión atraviesan la membrana de la vacuola y se difunden por el citoplasma. 5. Defecación o egestión. La célula expulsa al exterior las moléculas que no le son útiles.

6. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones que tienen lugar en el citoplasma. Su fin es obtener energía para la célula y construir materia orgánica celular propia. El metabolismo se divide en dos fases: a. Anabolismo o fase de construcción en la que, utilizando la energía bioquímica procedente del catabolismo y las pequeñas moléculas

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procedentes de la digestión, se sintetizan grandes moléculas orgánicas. b. Catabolismo o fase de destrucción, en la que la materia orgánica, mediante la respiración celular, es oxidada en el interior de las mitocondrias, obteniéndose energía bioquímica. 7. Excreción. La excreción es la expulsión al exterior, a través de la membrana celular, de los productos de desecho del catabolismo. Estos productos son normalmente el dióxido de carbono (CO2), el agua (H2O) y el amoniaco (NH3).

Ejemplo: Todos los animales, hongos y algunas bacterias. Productor primario Las plantas, algas y bacterias fotosintéticas actúan como productores. Los productores son organismos autótrofos, que "se alimentan a sí mismos", y fabrican sus propias moléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono. Los fotoautótrofos como las plantas usan la energía luminosa para formar azúcares a partir del dióxido de carbono. La energía se almacena en los enlaces químicos de las moléculas, que las plantas pueden usar como combustible y material de construcción. La energía almacenada en las moléculas orgánicas puede pasar a otros organismos en el ecosistema cuando estos consumen plantas (o se comen a otros organismos que han ingerido plantas). De esta manera, todos los consumidores, o heterótrofos (organismos que se "alimentan de otros") de un ecosistema, incluyendo herbívoros, carnívoros y descomponedores, dependen de los productores para obtener energía. Si se eliminaran las plantas u otros productores de un ecosistema, no habría manera en la que pudiera entrar la energía a la red trófica y la comunidad ecológica colapsaría. Esto se debe a que la energía no se recicla, sino que se disipa como calor al moverse a través del ecosistema, y debe reponerse constantemente.

Nivel Trófico “El nivel trófico de un organismo es su posición dentro de la pirámide alimentaria.”

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Los niveles tróficos son cada uno de los conjuntos de organismos de un ecosistema que obtienen la materia y la energía de la misma forma, por lo que ocupan un lugar equivalente en la cadena alimenticia. Niveles tróficos 1. Productores. Son los vegetales autótrofos capaces de fijar el CO2 atmosférico y transformar la materia inorgánica en orgánica. Recordemos la ecuación global de la fotosíntesis: 6 CO2 + 6 H2O + energía solar → C6H12O6 + 6 O2 dióxido agua Glucosa de carbono 2. Consumidores. Son heterótrofos y se alimentan de vegetales o de otras especies animales. Podemos distinguir varios tipos de consumidores:  Consumidores primarios. Son los animales herbívoros, se alimentan de vegetales.  Consumidores secundarios. Son los animales carnívoros o depredadores que se alimentan de consumidores primarios.  Consumidores terciarios. Son los superdepredadores, que se alimentan de consumidores secundarios. 3. Descomponedores. Son los que transforman la materia orgánica en materia inorgánica al degradar cadáveres y restos de seres vivos. Esta función la realizan principalmente los hongos y las bacterias.

Bioacumulación en cadenas alimenticias

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Es el proceso de acumulación de sustancias químicas en organismos vivos de forma que estos alcanzan concentraciones más elevadas que las concentraciones en su medio o en los alimentos. Las sustancias propensas a la bioacumulación alcanzan concentraciones crecientes a medida que se avanza en el nivel trófico en la cadena alimenticia. Es el resultado neto de la absorción de una sustancia por un organismo a través de todas las vías de exposición (Aire, agua, suelo y alimentación). La bioacumulación también está relacionada con la toxicología. Al diluirse los metales pesados, provenientes de las industrias, en el agua o la tierra, estos son absorbidos por la flora y fauna del lugar. Si un organismo está expuesto por largos periodos de tiempo a una o más sustancias, estas se bioacumularán en él y lo afectarán Por consecuencia de la bioacumulación ocurre la biomagnificación, es decir que, por acción de la cadena trófica, estas sustancias nocivas son consumidas por el predador al momento de la ingesta del organismo, y así sucesivamente. De esta manera, estas sustancias se van acumulando en los organismos más altos de la cadena trófica. Un claro es el siguiente, un conejo se alimenta de hierbas que se encuentran en un campo, lo que no sabe este conejo es que hace un par de días se aplicó pesticida en tales hierbas por lo que se encuentran contaminadas, en el momento en que el conejo ingirió las hierbas además de absorber energía y nutrientes también absorbió tales sustancias toxicas. Luego un zorro se comió al conejo, por lo que el zorro al igual que el conejo absorbe las sustancias tóxicas pero el zorro tiene una mayor concentración porque el agua que tomo proveniente de un lago también estaba contaminada. O sea que la concentración de la sustancia tóxica va aumentando a medida que la cadena trófica avanza

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Desnitrificación La desnitrificación (o denitrificación) es la reducción bioquímica del ion nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a óxido de nitrógeno (N2O) o como nitrógeno molecular o diatómico (N2) que es la sustancia más abundante en la composición del aire, así el nitrógeno regresa a la atmosfera. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno. Este proceso se consigue bajo condiciones anóxicas o anaerobias (sin oxígeno). Es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmosfera y comience el ciclo nuevamente. La desnitrificación requiere un sustrato oxidable ya sea orgánico o inorgánico que actúe como fuente de energía, por lo que la desnitrificación puede llevarse a cabo tanto por bacterias heterótrofas como autótrofas. 

En la desnitrificación heterótrofa, un sustrato orgánico, como metanol, etanol, ácido acético, glucosa, etc. actúa como fuente de energía (donador de electrones) y fuente de carbono.



En la desnitrificación autótrofa, la fuente de energía es inorgánica, como hidrógeno o compuestos reducidos de azufre: sulfhídrico (H2S) o tiosulfato (S2O32-), la fuente de carbono, también inorgánica, es el CO2.

La conversión del nitrógeno, en forma de nitratos, a formas más rápidamente eliminables se puede llevar a cabo gracias a la acción de diversos géneros de bacterias. De entre ellas, se pueden destacar:  Autótrofos, Pseudonomas, Alcaligenes, Bacillus, Agrobacterium.  Quimiolitrótofos, Thiobacillus, Thiomicrospira, Nitrosomas.

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Diazótrofos, Rhizobium, Azospirillum. Fotótrofos, Rhodopseudomonas. Arqueobacterias, Halobacterium. Heterótrofas, Achromobacter, Aerobacter, Alcalibacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas y Spirillum. Estas bacterias heterótrofas son capaces de la reducción del nitrato, que es un proceso de dos etapas:  El primer paso consiste en la conversión de nitrato en nitrito 𝑁𝑂3− → 𝑁𝑂2− Esta reacción esta catalizada por un nitrato reductasa desasimiladora, que presenta características diferentes al nitrato reductasa asimiladora. 

A continuación, se producen óxido nitroso y nitrógeno gas. 𝑁𝑂2− → 𝑁𝑂 → 𝑁2 𝑂 → 𝑁2

Las bacterias desnitrificantes reducen el nitrito en el periplasma a óxidos de nitrógeno y N 2 como producto final. Un nitrito reductasa periplásmica que puede contener Cu o un citocromo cd1 reduce el nitrito en óxido nítrico (NO), que es bastante toxico, por lo que la concentración debe ser muy baja (nanomolar). Esto se consigue mediante el acoplamiento adecuado con el óxido nítrico reductasa, una enzima integral de la membrana que posee dos subunidades, una pequeña que contiene un hemo c y otra mayor que incluye un hemo de tipo b. la producción del óxido nitroso (N2O) tiene lugar en su cara periplásmica. El último paso consiste en reducir el N2O a N2 catalizada por el óxido nitroso reductasa periplásmica

5.El flujo de energía dentro de un ecosistema es unidireccional y depende de una aportación solar continua, en tanto que el flujo de nutrientes es cíclico. Comente acerca de esto y explique cómo es que se crea restricciones.

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La energía solar mantiene a todos los organismos del ecosistema y ellos dependen de esta energía. Las plantas obtienen su carbono de una fuente inorgánica, los herbívoros tienen que moverse en busca de las plantas verdes de las cuales se alimentan, y los carnívoros requieren un gasto de energía aún mayor para la búsqueda y captura de los herbívoros. La energía disponible empleado para la actividad metabólica va aumentando en la misma dirección y el flujo de nutrientes es cíclico porque pasa del autótrofo-herbívoro carnívoro y cuando un animal del último nivel de la cadena alimenticia muere, vuelve nuevamente a la tierra y la nutre, permitiendo nuevamente el correcto desarrollo de las plantas y la continuidad del ciclo.

Figura 1. Flujo de energía de un ecosistema

6. ¿El desarrollo humano está asociado con la calidad de vida ambiental? Si están asociados ya que los organismos vivos y el ambiente que lo rodea están inseparablemente ligados y actúan recíprocamente entre sí. Un organismo individual no 13

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puede sobrevivir por mucho tiempo sin su población, del mismo modo que tampoco el mundo del órgano podría subsistir por mucho tiempo sin su organismo. Y en forma análoga, en la comunidad no puede existir sin la circulación de materiales y la corriente de energía del ecosistema. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) la calidad de vida es: "la percepción que un individuo tiene de su lugar en la existencia, en el contexto de la cultura y del sistema de valores en los que vive y en relación con sus objetivos, sus expectativas, sus normas, sus inquietudes. Se trata de un concepto muy amplio que está influido de modo complejo por la salud física del sujeto, su estado psicológico, su nivel de independencia, sus relaciones sociales, así como su relación con los elementos esenciales de su entorno". (Organización Mundial de la Salud. Constitution of the World Health Organization 1946) como podemos ver la definición de calidad de vida es muy amplia. En este caso nos centraremos en la calidad de vida ambiental y concluimos que si es muy importante ya que es el lugar en donde nos desarrollamos y si no tuvieran un buen ambiente, tendríamos impedimentos para alcanzar el desarrollo esperado. Ejemplo: Todos necesitamos agua para vivir, si el ambiente se contamina poco a poco, las fuentes de agua de buena calidad se reducen o se terminan, entonces el dinero es gastado en traer agua, o mejorar su calidad. Dinero que podría emplearse en otras cosas, por lo tanto el deterioro del ambiente frena el desarrollo.

7. Dibuje un ciclo de nutriente simplificado para: ● Carbono: mostrando la oxidación, descomposición y la fotosíntesis como se lleva a cabo en el suelo de los bosques

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Se puede considerar que los vegetales verdes desencadenan el ciclo del carbono, ya que son el enlace entre el mundo orgánico ( que tiene disposición para vivir) y inorgánico (sin disposición para vivir): transforman el carbono orgánico del dióxido de carbono en carbono orgánico de los hidratos de carbono, compuestos que forman parte de su propio organismo.El proceso que posibilita esta transformación es la fotosíntesis que hace posible la vida. Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 de aire y durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen un material nutritivo indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan diariamente este proceso. No es posible imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis. Los consumidores de primer orden incorporan a su organismo el carbono fijado ya por el producto verde. Para ello, realizan el proceso de la digestión del alimento y el metabolismo celular. Como producto de desecho queda dióxido de carbono que es expulsado a la atmósfera terrestre durante el proceso de la respiración.Y cuando las plantas verdes respiran, también expulsan a la atmósfera dióxido de carbono como producto de desecho.

Al morir los seres vivos, sus organismos son atacados químicamente por los descomponedores, y de esta forma restituyen el carbono al suelo en forma de dióxido de carbono.

También se incorpora dióxido de carbono a la atmósfera a través de la combustión de extensas zonas de bosques y por la combustión industrial, donde se consumen grandes cantidades de carbón, madera, gas natural y petróleo.

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● Fósforo: indicando los precios entre el fósforo particulado y el disuelto como se verifican en los lagos.

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.

Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.

Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces a tierra.

Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie.

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Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de Africa y América del Sur y otras.

Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización.

● Nitrógeno: mostrando la nitrificación. la desnitrificación, la asimilación, la desanimación; así como los componentes que se forman en cada etapa, según se llevan a cabo en los terrenos agrícolas.

El nitrógeno (N) forma parte de los elementos imprescindibles para la vida por estar presente en todas las proteínas y en los ácidos nucleicos (ADN y ARN). A pesar de que es uno de los elementos más abundantes en la atmósfera y la biosfera, es el que menos pueden usar los seres vivos. La razón de esta contradicción se debe a que 99% del N en la Tierra se encuentra en forma de nitrógeno molecular (N2), y este gas es el más abundante de nuestra atmósfera, formando el 78% del total. El nitrógeno molecular tiene dos átomos de nitrógeno unidos por un triple enlace (como se muestra en la Figura 1), y se necesita una enorme energía para romperlo. Cuando

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el N2 se rompe, se forman los tipos activos de nitrógeno que los seres vivos pueden usar, como son las formas inorgánicas: amonio (NH4+), nitrato (NO3-), óxidos de nitrógeno, entre otros; y orgánicas: urea, aminas, ácidos nucleicos y proteínas. Las moléculas del nitrógeno se mueven por procesos biológicos y no biológicos (o abióticos) de manera cíclica en la Tierra, y a esto se le llama ciclo biogeoquímico del nitrógeno. Este ciclo comprende cinco procesos principales: 1. fijación, 2. asimilación, 3. amonificación, 4. nitrificación y 5. desnitrificación. La fijación del nitrógeno se produce fundamentalmente gracias a bacterias especializadas, como las del género Rhizobium que forman nódulos en las raíces de plantas como el frijol y otras leguminosas. Las bacterias Rhizobium son capaces de transformar el N2 atmosférico en NH4+, que es la forma como los organismos lo pueden incorporar a sus proteínas mediante la asimilación. Por ejemplo, en este proceso las plantas absorben el NO3- del suelo y lo reducen a NH4+, que es transferido a las moléculas de carbono para producir aminoácidos y otras moléculas orgánicas nitrogenadas que las plantas necesitan para crecer. Las bacterias heterótrofas y los hongos son los responsables de la amonificación, proceso por el cual el nitrógeno de los organismos muertos o de residuos orgánicos se transforma también en NH4+, volviendo a estar disponible para las plantas y microorganismos. En presencia de oxígeno, un pequeño grupo de microorganismos autótrofos pueden convertir parte de este NH4+ en NO3- mediante el proceso de nitrificación. El NO3-, tiene una carga negativa, por lo que no se adhiere a las partículas del suelo que también tienen carga negativa, y es por esta razón que se lava con facilidad (proceso conocido como lixiviación). Cuando ocurre la lixiviación se pierde fertilidad en el suelo y además las aguas superficiales y subterráneas se enriquecen con NO3-, provocando problemas de eutrofización acuática y de salud en el hombre. En condiciones anaerobias, es decir cuando no hay oxígeno en el ambiente, un grupo diverso de microorganismos son capaces de respirar el NO3- y transformarlo hasta N2 mediante una serie de etapas secuenciales, en las cuales el nitrito (NO2-), el óxido nítrico (NO), que forma parte del esmog, y el óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero aparecen como productos intermedios. Todo este proceso se conoce como desnitrificación y se resume en estos pasos: NO3- → NO2- → NO →N2O → N2.

8.¿Cuál es el significado de los siguientes términos? Cuenca Colectora: Zona de un glaciar con disposición de cubeta o depresión, normalmente rodeada de elevaciones del terreno, en la que se acumulan las precipitaciones de nieve de cada temporada. Macrófitos: Plantas acuáticas más grandes que viven en las partes bajas del área de captación. Zooplancton: El zooplancton son animales acuáticos de un tamaño microscópico o macroscópico que viven suspendidos en la columna de agua y que está formado tanto por individuos microscópicos adultos, como por pequeñas larvas y huevos, siendo los 16 más abundantes y característicos del zooplancton los copépodos, cladóceros, rotíferos, cnidarios o los quetognatos entre otros. Floraciones algáceas: Colorean el agua, producen olores y sabores característicos difíciles de eliminar en las plantas de purificación. Organismos bentónicos: Son aquellos organismos que habitan en el fondo de los ecosistemas acuáticos. Zona eufótica: Capa superficial del agua que llega hasta la profundidad de penetración de la luz, donde la producción fotosintética iguala a la respiración.

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Oligotrófico: Aguas pobres en nutrientes, por tanto, las algas no proliferan excesivamente, las aguas son claras y penetra la luz con facilidad, hay oxígeno en abundancia y la flora y la fauna es de aguas bien oxigenadas. Termoclinal: Presencia de un rápido cambio vertical de temperatura conformación de estratificación. Hipolimnio: Se refiere a la región baja de todos los lagos la cual se extiende al fondo del lago. En los lagos eutróficos, esta capa inferior del agua no tiene oxígeno y está cargada con materiales tóxicos y en descomposición 9. Describa el reciclaje del nitrógeno en los ecosistemas y su papel en el abastecimiento de nitrógeno para las plantas superiores. Efectuar recomendaciones de fertilización de pasturas teniendo en cuenta información proveniente de ensayos con animales, es una práctica poco difundida, debido a que por dificultades operativas, para evaluar el efecto del agregado de nutrientes se realizan cortes del forraje producido. La producción de forraje se extrapola en raciones con sus equivalentes de conversión en carne o leche. Sin embargo, las respuestas a la fertilización nitrogenada pueden variar significativamente según se tenga o no en cuenta la acción de los animales, por pisoteo, deyecciones, pastoreo elegido, etc. En este informe resumimos los aspectos más trascendentes que explican estos temas a partir de una interesante exposición presentado por Dr. Egbert Lantinga (Departamento de Sistemas Biológicos Agrícolas de la Universidad de Wageningen, Holanda) en la Segunda Jornadas Internacional de Producción Animal realizada en Tandil, en diciembre del año pasado. Nuevos criterios Los criterios tradicionalmente utilizados a la hora de diseñar planes de fertilización se basan, en general, en ensayos de fertilización de largo plazo en donde se hacen cortes del forraje producido, sin considerar la interacción pastura-animal en las respuestas al agregado de nutrientes. Pero, qué efecto puede causar la acción de los animales sobre la respuesta a la aplicación de fertilizantes?. Esta fue seguramente una de las tantas preguntas que se hicieron Lantinga y colaboradores, que motivaron la investigación en estos temas. Si bien los ensayos llevados a cabo por los autores pertenecen a otras condiciones ambientales y de manejo productivo, la información presentada puede ser de utilidad para la interpretación de los resultados de fertilización de pasturas bajo pastoreo y además para el diseño de fertilización con animales en pastoreo. Interacción animal-pastura Uno de los principales efectos que genera la presencia de animales en pastoreo, en lo que respecta a la dinámica del nitrógeno (N) en el sistema suelo-pastura-animal, es el aporte de N que incorpora al sistema a través de sus deyecciones: fundamentalmente orina. La adición de N proveniente de los animales puede reducir las respuestas, sobre todo en suelos de buena fertilidad, si se compara con planteos similares pero bajo corte. Asimismo, con altas dosis de fertilizante nitrogenado, se pueden ocasionar problemas de quemado de plantas por orina y/o bosteo. Además, pueden ocurrir problemas de amasado del suelo (poaching) y pisado de plantas. Estos efectos no se consideran en experimentaciones bajo corte y pueden modificar, no solo las respuestas a la fertilización, sino afectar severamente la producción de pasto. En la Figura 1a se muestra los resultados de un trabajo propio (Lantinga, E.A, Deben, P.J.A.G, Van Keulen, H. 1999.

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Herbage and animal production responses to fertilizer nitrogen in perennial ryegrass swards. II. Rotational grazing and cutting. Netherlands Journal of Agricultural Science 47: 243-261) realizado en raigras perenne. El objetivo del trabajo fue, entre otras cosas, evaluar la respuesta a la fertilización nitrogenada bajo pastoreo comparándola con la determinada por cortes de forraje. La figura muestra el porcentaje de ausencia de plantas de raigrás perenne en el total de parcelas evaluadas, en función de diferentes tratamientos de fertilización nitrogenada en diferentes épocas. De izquierda a derecha se incrementa la dosis de fertilizante de la siguiente manera: 250, 400, 550 y 700 kg/ha de N. Los resultados son más que contundentes. En los tratamientos con mayor aporte de N se evidencia una disminución muy importante del porcentaje de plantas. Los autores atribuyen estos resultados a los efectos negativos mencionados previamente (pisado y quemado de plantas). En concordancia con lo analizado para el caso del porcentaje de plantas ausentes, con dosis elevadas de fertilizante nitrogenado, la producción de pasto cae significativamente debido a los efectos negativos de la orina y heces de los animales. Asimismo, con dosis elevadas de fertilizante, el N producido por la pastura cae marcadamente. El tipo de suelo adquiere gran importancia en la interacción suelo-recurso forrajero-animal. Suelos de texturas gruesas son más susceptibles a los efectos del pisoteo animal y más sensibles al exceso de aportes de N debido a su menor capacidad de procesado de N.

Eficiencia

de

la

fertilización

nitrogenada:

pastoreo

vs.

cortes

En sistemas ganaderos bajo pastoreo, en donde se efectúan importantes agregados de N vía fertilizante se suelen obtener menores eficiencias globales de uso de N debido a las siguientes causas: En

condiciones

de

pastoreo,

no

se

cosecha

el

total

del

forraje

disponible.

La eficiencia de utilización del N por parte de los animales es reducida (son usuales valores menores al 10% en vacunos de carne y de alrededor del 20% para vacas lecheras). Como consecuencia, se devuelven al suelo importantes cantidades de N a través de heces y orina que producen incrementos en el N mineral del suelo. Este aumento del N en la solución del suelo es susceptible de ser perdido fuera del sistema suelo-planta-animal a través de diferentes vías: lixiviación de nitratos, desnitrificación de N2, volatilización de N como amoníaco (NH3). En planteos en donde se hacen cortes mecánicos del recurso forrajeo, la eficiencia téorica de recolección es del 100%, y obviamente no se presentan los aportes de N por parte de los animales.

Conclusiones La incorporación a los ensayos de fertilización de animales, si bien genera mayor complejidad y podría generar mayores costos, posee la gran ventaja que los resultados obtenidos se acercan más al verdadero funcionamiento del sistema suelo-planta-animal en comparación con los ensayos tradicionales de corte

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El aporte de N proveniente del reciclado que realizan los animales puede ser importante en suelos de baja fertilidad. En suelos con mejor provisión de N, y aún con dosis reducidas de fertilizante nitrogenado, se pueden subestimar las respuestas al agregado de N si no se considera el aporte vía deyecciones (heces y orina). Asimismo, en planteos en donde se aplican altas dosis de N serían esperables daños por quemado. La reducida eficiencia de retención de N por parte de los animales, determina que gran parte del N acumulado en las plantas forrajeras vuelva al suelo vía reciclado por orina y heces provocando daño en las plantas y una merma en la productividad forrajera. Una menor eficiencia global en sistemas bajo pastoreo rotativo posee un efecto ambiental potencialmente negativo, debido a que el N acumulado en el perfil del suelo queda expuesto a eventuales procesos de pérdida fuera del sistema que podrían ocasionar problemas de contaminación de napas y otros cuerpos de agua. 10. Explique cómo se produce la estratificación térmica y el mezclado estacional, por qué estos fenómenos son importantes para las consideraciones de calidad del agua, y a qué nivel se debe situar una toma de un sistema de abastecimiento de agua. La estratificación acuática es la propiedad que tienen las aguas de un cuerpo líquido de ordenarse en capas según su densidad, la que a su vez es causada por las variaciones térmicas, químicas, o ambas. Existen dos tipos de gradientes que causan la estratificación: los físicos, producidos por la temperatura; y de concentración de sólidos disueltos y de sólidos en suspensión en las aguas superficiales y profundas. La formación del gradiente térmico de la densidad es el caso más frecuente de la estratificación. Es debida generalmente al calentamiento diferencial de las capas superficiales con respecto a las profundas. En los lagos ubicados en zonas templadas y cálidas, las capas superficiales durante el verano están más calientes que las capas frías, formándose la estratificación. En los lagos situados en latitudes frías, la estratificación tiene lugar durante el invierno, en que se hiela las capas superficiales, mientras que las profundas están más calientes; el periodo de mezcla es durante el verano. En todo lago estratificado térmicamente se distinguen tres zonas: Epilimnion: La zona superior de temperatura más elevada. Metalimnion: La zona intermedia de transición entre la zona superior más caliente y la inferior más fría. Hipolimnion: La zona profunda de temperatura más fría, próxima a los 4º C. La presencia de un gradiente químico suele ser debida a la concentración de algún tipo de compuestos químicos en las zonas profundas, de forma que son más densas que un bloque de hielo. En

los

lagos

estratificados

por

gradiente

químico

se

Mixolimnion: La zona superior que Monimolimnion: La zona profunda de mayor densidad que no se mezcla.

distinguen

dos

se

11. ¿Por qué es importante la temperatura de 3.94°C para entender los cambios estacionales en los lagos?

zonas: mezcla.

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El agua posee su mayor densidad a 3.94 °C, aumenta en volumen y se hace más ligera, tanto por arriba como por debajo de esta temperatura. Esta propiedad única que evita que los lagos, al helarse, se solidifique por completo. Por otra parte, los cambios de temperatura producen patrones característicos de circulación y esta estratificación, influye grandemente sobre la vida acuática. El ciclo estacional típico es así: Durante el verano, las aguas superiores se hacen más calientes que las del fondo; como resultado, únicamente la capa caliente superior circula y no se mezcla con el agua más fría, que es al mismo tiempo más viscosa. Al subir la temperatura en el verano, la diferencia de temperatura entre las aguas de arriba y las del fondo aumenta, lo que crea una zona intermedia llamada termoclina. El agua superior caliente, circulante, es el epilimnio y el agua más fría, no circulante, es el hipolimnio 21 Si el termoclino está por debajo del alcance de la penetración eficaz de la luz, la reserva de oxígeno se agota en el hipolimnion.

Figura 2. Estratificación y mezcla vertical Al empezar el tiempo más frío, la temperatura del epilimnio baja hasta ser igual a la del hipolimnio, entonces el agua del lago entero empieza a circular, y el oxígeno es devuelto nuevamente a las profundidades durante el cambio de otoño. Al enfriarse el agua por debajo de 3,94 °C, ésta aumenta el volumen, se hace más ligera, permanece en la superficie y se hiela, produciéndose la estratificación de invierno. En invierno, la reserva de oxígeno no suele reducirse fuertemente, porque la descomposición bacteriana y la respiración de los organismos no son tan grandes a temperaturas bajas, y el agua retiene más oxígeno a estas temperaturas. El estancamiento invernal, por consiguiente, no suele ser tan severo. En la primavera, al fundirse el hielo y hacerse el agua más caliente, se hace también más pesada y baja al fondo. Así pues, cuando la temperatura de la superficie sube a 3,94 °C, el lago realiza una respiración profunda, que constituye el retorno a la primavera En términos generales, cuanto más profundo es el lago, más lenta es la estratificación y

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más grueso el hipolimnio. El grado de agotamiento del oxígeno en el hipolimnio, depende de la cantidad de material en desintegración y de la profundidad del termoclino. La temperatura de 3.94 C° es importante siendo la máxima densidad del agua ocurriendo esto solo en invierno cuando la superficie está cerca de 0 C°, porque la baja temperatura inhibe en la productibilidad del lago.

Figura 3. Estratificación y mezcla vertical estacional

12. Se ha demostrado que el fósforo tiene una rotación muy rápida en los lagos. ¿En qué sentido es esto pertinente para los problemas potenciales en relación con la eutroficación y las floraciones algáceas? Los problemas del fósforo tienen una rotación de la eutroficación en el crecimiento abundante de algas y otras plantas microscópicas consecuentes del enriquecimiento natural del agua por la adición de nutrientes disueltas, especialmente nitrógeno y fósforo. Puede ser natural, inducida (contaminación del agua), o controlada (cosecha de Fitoplancton para alimento en sistema de hidrocultura). En las floraciones algáceas el problema se encuentra en el enriquecimiento del ecosistema terrestre o acuático, por la adición de nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, que resulta en un crecimiento

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desbordante de plantas, algas o de otros productores primarios. Puede ser un proceso natural o resultado de la actividad humana tales como el escurrimiento de la agricultura o la contaminación de aguas residuales. En los ecosistemas acuáticos, un aumento de la población de algas se denomina una floración de algas.