UNIDADES ECOLOGICAS

1. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
Presentado por:
Magda Mallen Sierra Urrego
Ing. Ambiental y Sanitaria
Espc. Gestión Energética y Ambiental
Estudiante de Msc. Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
MAESTRIA DE MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE
BOGOTÁ, Noviembre 2014

4. 1. ¿POR QUE LOS CICLOS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS SON FUNDAMENTALES PARA COMPRENDER LAS PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES? DESCRIBA LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Los ciclos biogeoquímicos son aquellos que permiten el desarrollo de la vida que conocemos, a través de ellos se logran manifestar las diferentes especies y sus relaciones con el medio ambiente, siendo así una interacción total entre los sistemas biosfera, atmosfera, litosfera e hidrosfera. De esta manera se hace importante tenerlos en cuenta para el estudio del medio ambiente y sus impactos, ya que es allí donde se logra estudiar el proceso que ha sido afectado. Por ejemplo, si se observa el ciclo del carbono, y se estudia cómo se mueve en la atmosfera, como se fija en la litosfera, como se almacena en la biosfera, y como se transforma en la hidrosfera, se logra establecer dinámicas que expliquen por qué las concentraciones de carbono hoy en día se han venido incrementando, y desde donde es posible controlarlas, donde son los puntos más vulnerables por su estabilidad como gas, etc. Esta investigación, nos puede mostrar el camino de desarrollo para mitigar, prevenir, corregir y compensar los impactos generados por estas emanaciones. Se denotan algunos comportamientos de los ciclos más relevantes, entendiendo que existen muchos dentro del sistema terrestre, entre ellos:
3.1 Ciclo del carbono
Figura 1. Ciclo del carbono
Fuente. Fuente. http://www.fondosmil.com/7-safe/Kohlenstoffkreislauf-1.png; traducido por Magda Sierra Urrego, Universidad de Manizales. 2014

5. De acuerdo a los estudios del IPCC, se ha descubierto que, durante millones de años, el CO2 se elimina de la atmósfera a través de la meteorización de rocas de silicato y mediante enterramiento en sedimentos marinos de carbono fijado por las plantas marinas (por ejemplo, Berner, 1998). La quema de combustibles fósiles devuelve carbono capturado por las plantas en la historia geológica de la Tierra a la atmósfera. Nuevos registros de núcleos de hielo muestran que el sistema de la Tierra no ha experimentado las concentraciones atmosféricas actuales de CO2, o de hecho de CH4, por lo menos 650.000 años - seis ciclos glaciales-interglaciales. Durante ese período, la concentración atmosférica de CO2 se mantuvo entre 180 ppm (máximos glacial) y 300 ppm (períodos interglaciares cálidos) (Siegenthaler et al., 2005). En general se acepta que durante el máximo glacial, el CO2 removido de la atmósfera se almacenó en el océano. Varios mecanismos causales se han identificado que conectan los cambios astronómicos, el clima, el CO2 y otros gases de efecto invernadero, la circulación oceánica y de la temperatura, la productividad biológica y suministro de nutrientes, y la interacción con los sedimentos oceánicos.
Antes de 1750, la concentración atmosférica de CO2 ha sido relativamente estable entre 260 y 280 ppm durante 10.000 años. Las perturbaciones del ciclo del carbono de las actividades humanas eran insignificantes en relación con la variabilidad natural. Desde 1750, la concentración de CO2 en la atmósfera ha aumentado, a un ritmo cada vez mayor, de alrededor de 280 ppm a casi 380 ppm en 2005. El aumento de la concentración de CO2 atmosférico resultados de las actividades humanas: la quema principalmente de combustibles fósiles y la deforestación, sino también la producción de cemento y otros cambios en el uso y manejo de la tierra, tales como la quema de biomasa, la producción de cultivos y la conversión de pastizales en tierras de cultivo. Mientras que las actividades humanas contribuyen al cambio climático de muchas maneras, directas e indirectas, las emisiones de CO2 procedentes de las actividades humanas se consideran el mayor factor de antropogénico que contribuye al cambio climático. (. Flückiger et al, 2002) las concentraciones de CH4 atmosférica han experimentado de manera similar un rápido aumento de alrededor de 700 ppb en 1750 a cerca de 1.775 ppb en el año 2005. fuentes incluyen los combustibles fósiles, vertederos y tratamiento de residuos, turberas / humedales , animales rumiantes y los arrozales. El aumento del forzamiento radiativo por CH4 es un poco menos de un tercio del CO2, por lo que es el segundo gas de efecto invernadero más importante.
Tanto el CO2 y CH4 juegan un papel en el ciclo natural del carbono, la participación de los flujos continuos de grandes cantidades de carbono entre el océano, la biosfera terrestre y la atmósfera, que mantiene las concentraciones atmosféricas estables de estos gases durante 10.000 años antes de 1750. El carbono se convierte en biomasa mediante la fotosíntesis. Las plantas terrestres capturan CO2 de la atmósfera; las plantas, el suelo y la respiración animal (incluyendo la descomposición de la biomasa muerta) devuelven carbono a la atmósfera en forma de CO2, o CH4 en condiciones anaeróbicas. Los incendios de vegetación pueden ser una fuente importante de emisiones de CO2 y CH4 a la atmósfera en escalas de tiempo anuales, pero gran parte del CO2 es recapturado por la biosfera terrestre en escalas de tiempo decenales si la vegetación vuelve a crecer.

6. El dióxido de carbono se intercambia continuamente entre la atmósfera y el océano. El dióxido de carbono que entra en la superficie del océano inmediatamente reacciona con agua para formar bicarbonato (HCO3-) y los iones de carbonato (CO32-). El dióxido de carbono, HCO3- y CO32- se conocen colectivamente como carbono inorgánico disuelto (DIC). El tiempo de permanencia de CO2 (como CID) en el océano superficial, en relación con el intercambio con la atmósfera y el intercambio físico con las capas intermedias del océano por debajo, es menos de una década. En invierno, las aguas frías en latitudes altas, fuertes y enriquecidas con CO2 (como DIC), debido a su alta solubilidad, se hunden desde la capa de la superficie a las profundidades del océano. Este hundimiento localizado, asociado a la Circulación Meridional de Retorno (MOC;) se denomina la 'bomba de solubilidad'. Con el tiempo, se equilibra más o menos por un transporte hacia arriba difusa distribuida de DIC principalmente en aguas cálidas superficiales.
El fitoplancton absorbe el carbono a través de la fotosíntesis. Algunos de los que se hunde desde la capa superficial como organismos y partículas muertas (la 'bomba biológica "), o se transforma en carbono orgánico disuelto (COD). La mayor parte del carbono en partículas que se hunden es respirado (a través de la acción de bacterias) en las capas superficiales e intermedias y finalmente se recircula a la superficie como DIC. El flujo de partículas restante llega a profundidades abisales y una pequeña fracción llega a los sedimentos oceánicos profundos, algunos de los cuales se volvieron a suspender y algunos de los cuales está enterrado. Aguas intermedias se mezclan en una escala de tiempo de décadas a siglos, mientras que las aguas profundas se mezclan en escalas de tiempo milenarias. Se requieren varios tiempos de mezcla para llevar la capacidad de amortiguación completa del océano en vigor.
Junto la solubilidad y bombas biológicas mantienen un gradiente vertical de CO2 (como DIC) entre la superficie del océano (bajo) y las capas más profundas del océano (altos), y por lo tanto regulan el intercambio de CO2 entre la atmósfera y el océano. La fuerza de la bomba depende de la solubilidad a nivel mundial en la fuerza de la cubierta de la MOC, temperatura de la superficie del océano, la salinidad, la estratificación y el hielo. La eficiencia de la bomba biológica depende de la fracción de la fotosíntesis exportado fuera de la superficie del océano en forma de partículas que se hunden, que puede ser afectada por cambios en la circulación oceánica, el suministro de nutrientes y la composición de la comunidad de plancton y de la fisiología.
Tomado de IPCC. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch7s7-3.html, traducido por el autor de este documento.

7. 3.2 Ciclo del nitrógeno
Figura 2. Ciclo del nitrógeno
Fuente. http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_gateway_pre_2011/greenworld/recyclingrev2.shtml
El nitrógeno es esencial para la formación de los aminoácidos en las proteínas. El ciclo del nitrógeno es un modelo que explica cómo se recicla el nitrógeno. Hay gran cantidad de nitrógeno en el aire - aproximadamente el 78% del aire es nitrógeno. Debido a que el nitrógeno es así no reactivo, no puede ser utilizado directamente por las plantas para hacer proteínas. Solamente los nitratos son útiles para las plantas, por lo que dependen de otros procesos para convertir el nitrógeno en nitratos en el suelo. Siendo así como se observa el siguiente ciclo:
1. El gas nitrógeno se convierte en compuestos de nitrato por las bacterias fijadoras de nitrógeno en los nódulos del suelo o de la raíz. Los rayos también convierten el gas nitrógeno a los compuestos de nitrato. El proceso Haber convierte el gas nitrógeno en amoníaco utilizado en fertilizantes. El amoníaco se convierte en nitratos por bacterias nitrificantes en el suelo.

8. 2. Las plantas absorben los nitratos del suelo y las utilizan para construir proteínas. La planta puede ser comida por un animal, y su biomasa utilizada para producir proteínas de origen animal.
3. La urea y el material orgánico se desglosa por los descomponedores. Este resultado en nitrógeno que se devuelven a la tierra en forma de amoniaco.
4. Los descomponedores también descomponen los cuerpos de los organismos muertos resultantes en nitrógeno que se devuelven a la tierra en forma de amoniaco.
5. En algunas condiciones las bacterias desnitrificantes en el suelo descomponen los nitratos y restablecen el nitrógeno al aire. Esto es por lo general en suelos anegados. Mejorar el drenaje reduce este efecto, haciendo que el suelo sea más fértil.
Tomado de http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_gateway_pre_2011/greenworld/recyclingrev2.shtml, traducido por el autor de este documento.
3.3 Ciclo del nitrógeno
Figura 3. Ciclo del oxígeno
Fuente. http://pixgood.com/oxygen-cycle-in-water.html. Elaborado por Sarah Tumm.
Todos los seres vivos necesitan oxígeno. El oxígeno es necesario para la respiración; inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. Las células vivas necesitan oxígeno para crear energía. Al igual que el ciclo hidrológico, el oxígeno se realiza un ciclo en el medio ambiente.

9. Las plantas comienzan el ciclo de oxígeno. Las plantas usan la energía solar para el proceso de la fotosíntesis para convertir el dióxido de carbono y agua en carbohidratos y oxígeno. Las plantas absorben el oxígeno y el dióxido de carbono dan. La otra mitad del ciclo es sucede con los animales. Tomamos en oxígeno para descomponer los carbohidratos en energía y dar a conocer el dióxido de carbono por el proceso de la respiración. Por lo tanto, el oxígeno producido por las plantas se utiliza por los animales.
El ciclo biogeoquímico que describe sobre el movimiento de oxígeno en la atmósfera (aire), la materia biológica de la biosfera ecosistema (la suma global de todos los ecosistemas) y la litosfera (corteza de la tierra). El ciclo del oxígeno ayuda a la circulación de oxígeno en las tres principales regiones de la tierra, la atmósfera, la biosfera y la litosfera. Es la circulación de oxígeno en diversas formas de la naturaleza. El oxígeno es libre en el aire y se disuelve en agua.
La atmósfera es la región de los gases sobre la superficie de la Tierra y es uno de los mayores reservorios de oxígeno libre. La biosfera es la suma total de todos los ecosistemas y tiene un poco de oxígeno libre que se produce por el proceso de la fotosíntesis y otros procesos de la vida. La litosfera es la mayor reserva de oxígeno. La mayor parte del oxígeno en la litosfera se mueve libre y es una parte de silicatos y óxidos de compuestos químicos. El ciclo del oxígeno describe sobre el oxígeno libre y se fija en las principales esferas.
Los pasos del ciclo del oxígeno:
• El oxígeno en la atmósfera es liberado por el proceso de fotolisis. La energía en la luz del sol rompe el oxígeno que lleva el oxígeno para producir oxígeno libre. Molécula de oxígeno se descompone por los rayos UV del sol. Este ciclo protege la Tierra de los dañinos rayos UV.
• En la biosfera, el oxígeno se somete a ciclos de la respiración y la fotosíntesis. Los seres humanos y los animales respiran oxígeno. Este oxígeno se utiliza en los procesos metabólicos y el dióxido de carbono da a cabo. Plantas y fitoplancton se someten a proceso de fotosíntesis en donde se utiliza dióxido de carbono en la presencia de la luz solar para formar hidratos de carbono y oxígeno.
• En la litosfera, el oxígeno se fija en minerales como silicatos y óxidos. El oxígeno de estos minerales es liberado por la meteorización química. Cuando el oxígeno cojinete mineral está expuesta a la reacción química, el mineral se desgasta se produce oxígeno libre.

10. 2. “LOS ECOSISTEMAS O BIOMAS COMO ZONAS DE VIDA”.
Se establece que los biomas son múltiples manifestaciones por medio de los cuales los sistemas vivos se adaptan a las distintas condiciones de vida. Si estos biomas tienen la propiedad de mantenerse por sus condiciones de clima, de flora, de fauna, de suelo, etc; se ha hecho totalmente evidente, que existen muchos tipos de biomas en el sistema, los cuales han llegado a clasificarse de manera global en biomas terrestres y biomas acuáticos, de tal forma que se logra obtener una gran clasificación de acuerdo a la siguiente figura, se lograron identificar 16 biomas terrestres y 1 acuático.
Figura 4. Tipos de biomas
Fuente. http://www.windows2universe.org/earth/ecosystems.html&lang=sp; gráfico recopilado y elaborado por el autor.

11. 3. Consulte sobre las leyes o principios rectores de la ecología, sintetizados por Barry Commoner, en el libro “EL CÍRCULO QUE SE CIERRA” 1973, realice una interpretación sobre cada una de ellas.
LEYES O PRINCIPIOS DE LA ECOLOGÍA, según Barry Commoner
i. Todo está conectado con todo lo demás. Hay una sola ecosfera para todos los organismos vivos y lo que afecta a uno, afecta a todos.
Cuando se entiende el sistema terrestre como un sistema, y se entiende un sistema como un conjunto de subsistemas que se relacionan, se logra descifrar que todo el contexto terrestre tiene un equilibrio, que todo lo que existe y conocemos, se desarrolla por múltiples interacciones entre los organismos bióticos y abióticos, explicando su existencia y no existencia por sí mismo, cuando estos múltiples biomas o ecosistemas son impactados, se inician procesos de desequilibrio como el puente de naipes, cuando uno de sus elementos deja de interactuar o impacta el nicho ecológico, todo el sistema se verá desconectado, ya que la conectividad hace que todo el planeta funcione como un todo.
ii.Todo debe ir a parar a alguna parte. No hay "residuos" en la naturaleza y no hay un "afuera" adonde las cosas puedan ser arrojadas.
Todos los procesos que se llevan a cabo en el sistema deben ser sintetizados por el mismo, ya que es totalmente evidente que fuera del sistema no hay nada, y nosotros como sistema terrestre tenemos que interiorizar nuestros productos, y hacer de ellos un proceso cíclico, entendiendo que tanto los seres bióticos como abióticos en su interacción generan residuos, pero estos como parte de un sistema, tienen que ser involucrados nuevamente en un proceso para ser transformados e integrados de alguna manera a nuestros procesos, es interesante ver, que en este momento la integración de los residuos a los procesos biológicos, los altera, vale la pena, investigar y ahondar en que proceso no alteraría el bioma, una vez son dispuestos los residuos, de toda índole, o interacción ecosistémica.
iii.La naturaleza es la más sabia. La humanidad ha creado tecnología para mejorar la naturaleza, pero los tales cambios en el sistema natural, al decir de Commoner, usualmente han sido en detrimento de tal sistema.
La sapiencia antrópica ha sido dirigida al detrimento de nuestros ecosistemas, considero que tal vez la ambición no dejó permear en el hombre, la sensibilidad por su entorno, entendiendo que tan fácil como difícil hubiera sido crear tecnología limpia, ya que con la misma destreza se logra obtenerla, de tal forma que hemos podido evidenciar que talvez no somos tan inteligentes como creemos, nos faltó, algo muy importante en el proceso de nuestro desarrollo, estudiar nuestro entorno, nuestros ciclos, nuestras interacciones, nuestros ecosistemas. Se nos olvidó que antes de nosotros existía un mundo, y que interactuaba por sí mismo y que evolucionaba sin nosotros en el medio, que importante iniciar un proceso de retroceso, observar el mundo sin el hombre, y detenerse a dilucidar cuál es el mundo que queremos mover, en donde queremos desarrollarnos, como queremos mantenernos.

12. iv.No existe eso de la "Barra Libre". En la naturaleza, ambos miembros de la ecuación deben estar equilibrados, para cada ganancia hay un coste, y las deudas al final se pagan.
Como se mencionaba, el hombre nunca se sentó a meditar, que todo lo que interactuaba con él, tenía un límite, debía ser respetado como al ser antrópico como tal, y que todo aquello que estaba a su servicio, podía ser tomado pero de manera racional. Tal vez, aquí es donde radica el asunto, el hombre no es un ser racional, como se menciona en tantas filosofías, es más bien un hombre sapiens, pero considero la racionalidad algo más perfecto que la sapiencia, de donde se logra evidenciar, que en el afán de desarrollar ciencia, descubrir el mundo, ser más grande que el otro, intentar tener más que los demás, se nos olvidó lo importante, y ahora en el afán de mitigar nuestros errores, incurrimos en otros, y resarcir el daño que hemos causado si es utópico, cuando volveremos a ver los ríos urbanos con una buena calidad de agua, cuando podremos salir a la calle, y respirar aire puro, cuando viajaremos kilómetros y kilómetros sin observar residuos en las calles, cuando veremos ciudades con entornos verdes, conservados y preservados, cuando volveremos a ver los humedales sepultados. Cómo tendremos que pagar este daño inminente a nuestro ecosistema, con hambre, con sed, con epidemias, con violencia?.
4. ¿Por qué la ECOLOGÍA es ciencia fundamental para entender el concepto de MEDIO AMBIENTE?
Tenía una mirada enteramente ambiental, y no ecológica, ya que miraba la ecología como los ambientalistas, el rasgarse las vestiduras por los malos hábitos; sin embargo este módulo me educado en el proceso de la ecoalfabetización, donde miro el medio ambiente desde otra óptica, además de lo anterior, tenía el pensar de que el estudio de la flora y la fauna se la dejaba a los biólogos, y el estudio de sus relacionales a los ecológos, y yo como ingeniera ambiental, me dedicaba al estudio de los impactos ambientales, dejando un poco de lado lo que realmente es mirar la ecología, como una ciencia que agrupa el análisis de todos los subsistemas dentro de un sistema , donde cada uno de ellos, tiene una pertinencia y sinergia total con todo el entorno, desde la ecología, considera que puede desarrollarse mucha ciencia para aliviar los impactos generados en el medio ambiente, desde la ecología se puede lograr la racionalidad que se necesita para dirigir el camino que nos puede llevar a recuperar el equilibrio.
Entendiendo el medio ambiente como lo expone Torres (1996), “sistema dinámico definido por las interacciones físicas, biológicas, sociales y culturales, percibidas o no, entre los seres humanos y los demás seres vivientes y todos los elementos del medio en el cual se desenvuelven, bien que estos elementos sean de carácter natural o sean transformados o creados por el hombre”, según las memorias suministradas en este módulo, y que me gustó esta definición, es importante resaltar que dentro de este todo, el hombre tiene casi que el 100% de la responsabilidad de resarcir los impactos, por lo cual se hace importante, evidenciar, que a partir de sus múltiples competencias debe iniciar un camino hacia la preservación y conservación del medio ambiente.
En esta tarea, y recurriendo nuevamente al término de ecoalfabetización, considero de manera prioritaria, el iniciar este proceso en las aulas de primer grado de escolaridad, ya que es allí, donde iniciamos estos sentidos de raciocinio, es allí donde podemos cambiar y transformar la visión del ser humano del día de hoy, que busca solo satisfacer sus necesidades, sin importar el entorno, de esta manera, adentrarnos a la ciencia, entender de dónde venimos, como se desarrollan los

13. biomas, como interactúan, como podrían impactarse, cuales son las necesidades de cada cual, y como aportan en las interrelaciones podrías iniciar otro proceso de visión de nuestro entorno, de tal forma que se logre en verdad un desarrollo sostenible, y no disfrazado de matices, que nunca dejarán llegar a una verdadera sinergia que propenda el equilibrio.
5. BIBLIOGRAFÍA
 B.B.C The carbon and nitrogen cycles. Tomado de la página web http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_gateway_pre_2011/greenworld/recyclingrev2.shtml
 Francisco Javier Flores Verdugo, Claudia Agraz Hernández,Daniel Benitez Pardo. Tomado de la página web. http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/533/ecosistemas2.pdf
 Jorge Morello. Nicho ecológico. Tomado de la página web http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/NichoEcol.htm .
 Mario S. Di Bitetti. ¿Qué es el hábitat? Ambigüedad en el uso de jerga técnica. Tomado de la página web http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1667- 782X2012000200007
 Panel Intergubernamental de Expertos de Cambio Climático (IPCC). Cycle Carbon. Tomado de la página web http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch7s7-3.html
 Red List. La biodiversidad de agua dulce – Un recurso escondido y amenazado. Tomado de la página web http://cmsdata.iucn.org/downloads/freshwater_biodiversity_a_hidden_resource_under_threat_factsheet_sp.pdf
 Windows to universe. Biomes and Ecosystems. Tomado de la página web http://www.windows2universe.org/earth/ecosystems.html&lang=sp;