Este documento discute conceptos de ecología y sistemas. Explica que cuando se coloca un cultivo de bacterias en una placa de Petri, la población de bacterias primero crece rápidamente pero luego disminuye repentinamente debido a la falta de alimentos y la producción de toxinas. También analiza los límites del crecimiento exponencial de la población humana y otros sistemas biológicos.

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
…..
….
…….
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ambiental sanitaria
………
………
………
……..
Ecología - E.A.P. Ingenieria
ambiental sanitaria
………
………..
Por qué disminuye de repente la población de bacterias?
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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?
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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.
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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?
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recursos
recursos
alimentos
rendimiento industrial
población
contaminación
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SI CUALQUIER ELEMENTO DEL SISTEMA
(ALIMENTOS, RECURSOS) TIENE CARÁCTER
LIMITADO EL CRECIMIENTO EXPONENCIAL LO
CONSUMIRÁ TARDE O TEMPRANO Y EL
CEDERA.
SISTEMA CEDERA.
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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
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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.
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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.
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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.
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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?
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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.
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Interactuando con
materia
Componentes abióticos
energía
producen
Sistemas biológicos
Sistemas
genéticos
Sistemas
celulares
Sistemas
orgánicos
Sistemas
organismicos
Sistemas
de
población
ecosistemas
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4. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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.
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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
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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.
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Salida (s)
Entrada (s)
SISTEMA
electricidad
imagen, sonido de tv
ondas electromagneticas
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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
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5. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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
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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.
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Sistema calentador
Salida
Entrada
Elemento calentador de
ss
bovina
electricidad
Interruptor
de energía
Calor
Sistema calentador como ejemplo de un sistema abierto
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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.
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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.
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6. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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
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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
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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
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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.
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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).
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7. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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.
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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.
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Un sistema de compone de varios
subsistemas.
A su vez este sistema forma parte de
un sistema mas grande llamado
supersistema.
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A
B
Entrada
C
Salida
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ecosistema de la Tierra
Salida
Entrada
Luz solar
(energía)
Ciclos biogeoquímicos
y espirales de
poblaciónpoblación-evolución
Calor radiado
al espacio
(resumidero
térmico)
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9. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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.
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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.
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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.
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10. M.Sc. Fernando M. Toribio Román
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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.
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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.
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