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Ingeniería de Control Ambiental UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ECOLOGÍA
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Ing Control Ambiental Sesion 4

Dec 18, 2015

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JessiLM

Ecologia
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Introduccion a la Ingeniera Ambiental

Ingeniera de Control Ambiental

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

ECOLOGA

kologie: oikos = casa, hogarlogos = estudio, cienciaQu es la Ecologa?La Ecologa es la ciencia que estudia las condiciones de vida de los seres vivos a nivel especie, poblacin, comunidad, ecosistema y biosfera y la interrelacin entre ellos y el ambiente que habitan

Se considera como ambiente el entorno fsico y qumico de aire, suelo y agua; as como mbito biolgico. Como por ejemplo el estudio de los lagos o ros cuando se vierten aguas negras o no tratadas.El Ambiente Abitico y Bitico de las plantas, animales y microbios forman en conjunto sistemas ecolgicos o Ecosistemas. Los Ecosistemas pueden ser grandes o pequeos y contener un nmero muy grande de especies o pocas; como ejemplo selvas tropicales, bosques de conferas, desiertos de cactos, marismas saladas, el ocano

Niveles de organizacinORGANISMOS las interacciones de un ser vivo dado con las condiciones abiticas directas que lo rodean

POBLACION las interacciones de un ser vivo dado con los seres de su misma especies

COMUNIDAD las interacciones de una poblacin dada con las poblaciones de especies que la rodean

ECOSISTEMA las interacciones propias de la biocenosis sumadas a todos los flujos de materia y energa que tienen lugar en ella

BIOSFERAel conjunto de todos los seres vivos conocidos

Cadena TrficaSon una serie de cadenas alimentarias relacionadas por las que circulan energa y materiales en un ecosistema. Esta dividida en dos grandes categoras: la cadena de pastoreo, que se inicia con las plantas verdes, algas que realiza la fotosntesis, y la cadena de detritos que comienza con los detritos orgnicos. Estas redes estn formadas por cadenas alimentarias independientes.

En la red de pastoreo, los materiales pasan desde las plantas a los consumidores de plantas (herbvoros) y de stos a los consumidores de carne (carnvoros)

En la red de detritos, los materiales pasan desde las plantas y sustancias animales a las bacterias y a los hongos (descomponedores), y de stos a los que se alimentan de detritos (detritvoros) y de ellos a sus depredadores (carnvoros).

Produccin y ProductividadEn un ecosistema, las conexiones entre las especies se relacionan generalmente con su papel en la cadena alimentaria. Hay tres categoras de organismos:Productores o Auttrofos: Generalmente las plantas o las cianobacteriasque son capaces de fotosintetizarpero podran ser otros organismos tales como las bacterias cerca de los respiraderos del ocano que son capaces de quimiosintetizar.

Consumidores o Hetertrofos: Animales, que pueden ser consumidores primarios (herbvoros), o consumidores secundarios o terciarios (carnvoros y omnvoros).

Descomponedores o Detritvoros: Bacterias, hongos e insectosque degradan la materia orgnica de todos los tipos y restauran los alimentos al ambiente. Entonces los productores consumirn los alimentos, terminando el ciclo.

Ciclos de Nutrientes

El abastecimiento de nutrientes distintos del CO2 para un ecosistema procede principalmente del suelo, pero tambin en menor medida del aire, la lluvia y la nieve, y en forma de polvo.

Los nutrientes se reciclan de tal manera que se incorporan en plantas y animales, o bien quedan disponibles para que los productores los asimilen por la descomposicin de restos de organismos muertos. Los nutrientes circulan principalmente entre la atmsfera y los organismos vivos. Ejemplos de ciclos gaseosos son elCARBONO,elNITROGENOyOXIGENO.

Tipos de Ciclos Nutrientes Gaseoso

Ciclo de Carbono:

El carbono es necesario en grandes cantidades como bloque bsico de construccin de toda la materia orgnica. La fuente ltima de carbono es el dixido de carbono, el cual se transforma en compuestos orgnicos por la fotosntesis.

Ciclo de Carbono:

En la naturaleza, el movimiento del carbono es de la reserva de y dixido de carbono atmosfrico a las plantas verdes y de ah a los consumidores, y contina a los organismos microbianos que descomponen la materia orgnica.

Ciclo de Carbono:

Los combustibles fsiles, las rocas de carbonatos y el dixido de carbono disuelto en los ocanos son importantes reservas adicionales de carbono, aunque los dos primeros no son accesibles de manera natural para las plantas y los animales.

Ciclo de Carbono:

Estas fuentes ligadas de carbono quedan disponibles cuando el CO2 se libera durante la quema de combustible fsiles y por la accin de CO2 (producto de la descomposicin microbiana) que transforma los carbonatos insolubles en bicarbonatos solubles.

Ciclo de Carbono:

El retorno del dixido de carbono a la reserva atmosfrica se verifica de diversas maneras. Quiz la ms conocida es a travs de los procesos respiratorios de los humanos y los animales.Sin embargo, las cantidades ms grandes de dixido de carbono regresan a la atmsfera.

Otras fuentes que devuelven CO2 a la atmosfera son los incendios forestales y la que de combustibles fsiles y otra materia orgnica. La quema de turba seca, carbono o petrleo es un ejemplo de la utilizacin de una biomasa fotosinttica antigua como fuente de energa trmica.

Ciclo de Nitrgeno:

El nitrgeno es un elemento de importancia crtica para todas las formas de vida.

Las protenas, que son componentes de todas las clulas, en promedio contienen 16% de nitrgeno en peso.

Sin un suministro continuo de nitrgeno, la vida en la Tierra dejara de existir.

Ciclo de Nitrgeno:

Se sabe de diversas bacterias, hongos y algas azules capaces de fijar nitrgeno. Este proceso implica incorporacin directa de nitrgeno atmosfrico en el cuerpo" orgnico del organismo fijador.

Los fijadores de nitrgeno tan solo constituyen una proporcin muy pequea de estos grupos en conjunto, y se les puede dividir en (1) fijadores de nitrgeno simbiticos, que son principalmente bacterias y estn asociadas a las races de las leguminosas, y (2) fijadores de nitrgeno de vida libre. Ciclo de Nitrgeno:

Estas bacterias estn presentes en el suelo infectando las finas races a medida que las plantas recin nacidas crecen.

Las bacterias desnitrificantes del suelo tambin pueden convertir el nitrito en amoniaco, en especial las bacterias y los hongos de los suelos anegados. Ciclo de Nitrgeno:

Esta conversin tambin se produce en condiciones de escasez de oxgeno en los lagos. El proceso se llama desnitrificacin. Las bateras nitrificantes utilizan el nitrgeno amoniacal como fuente de energa para sintetizar su protoplasma. Ciclo de Nitrgeno:

Muchas bacterias del suelo y del agua utilizan este material rico en nitrgeno, lo transforman y lo liberan como amoniaco inorgnico en un proceso llamado amonificacin.

Otras partes del ciclo implican la emisin, de vuelta en la atmsfera, de nitrgeno y xidos ntricos gaseosos, aunque la importancia de las mismas es limitada.

El oxgeno es el elemento ms abundante en masa en la corteza terrestre y en los ocanos y el segundo en la atmsfera.

En la corteza terrestre la mayor parte del oxgeno se encuentra formando parte de silicatos.

En los ocanos se encuentra formando por parte de la molcula de agua (H2O).

En la atmsfera se encuentra como oxgeno molecular (O2), dixido de carbono (CO2), y en menor proporcin en otras molculas como monxido de carbono (CO), dixido de nitrgeno (NO2), monxido de nitrgeno (NO).Ciclo del Oxgeno:

Lareservafundamental de oxgeno utilizable por los seres vivos est en la atmsfera. Su ciclo est estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosntesis), supone tambin devolucin del oxgeno a la atmsfera, mientras que el proceso de respiracin ocasiona el efecto contrario.

Otra parte del ciclo natural del oxgeno que tiene un notable inters indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversin enozono. Las molculas de O2, activadas por las radiaciones muy energticas de onda corta, se rompen en tomos libres de oxgeno que reaccionan con otras molculas de O2, formando O3(ozono). Esta reaccin es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.Tipos de Ciclos de Nutrientes Sedimentarios

Los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo,rocas, sedimentos, etc. Ejemplos de este tipo de ciclos son elFOSFOROy elAZUFRE.El fsforo, es un elemento indispensable para el crecimiento, con mucha frecuencia se encuentra en cantidades limitadas en ros y lagos, en tanto que el carbono y el nitrgeno estn disponibles en mayor abundancia.Ciclo del Fsforo:La aportacin de fsforo por actividades humanas puede ser mayor que la de fuentes naturales. Las aguas negras domesticas contienen fsforo de las heces y de los detergentes comerciales, en los cuales se utilizan fosfatos (como agentes humectantes), aunque en gran medida esta ltima contribucin se ha reducido en muchos lugares a causa de la legislacin. Los restos de las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar a rocas fosfatadas en el fondo del mar, que afloran por levantamiento geolgico de los sedimentos del ocano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de aos.

El fsforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Puede obtenerse de guano, restos de animales marinos muertos o su extraccin de yacimientos terrestres.

Ciclo del Fsforo:La lluvia disuelve los fosfatos presentes en los suelos y los pone a disposicin de los vegetales. El lavado de los suelos y el arrastre de losorganismosvivos fertilizan los ocanos y mares. Parte del fsforo incorporado a los peces es extrado por aves acuticas que lo llevan a la tierra por medio de la defecacin (guano). Ciclo del Fsforo:

Ciclo del Azufre:Gran parte del azufre que llega a la atmsfera proviene de las erupciones volcnicas, de las industrias, vehculos, etc. Parte del azufre presente en losorganismosvivos queda en los suelos cuando stos mueren. La descomposicin de la materia orgnica produce cido sulfhdrico, de mal olor, devolviendo azufre a la atmsfera.Su principal depsito son sedimentos y rocas en forma de minerales sulfatados, principalmente el yeso (CaSO4) y la pirita de hierro (FeS2).

Tambin se encuentra en el ocano en forma de sulfato inorgnico, y en la atmsfera en forma de sulfuro de hidrgeno(H2S) y dixido de azufre. Depsitos de azufre en la naturaleza:

El vulcanismo y procesos industriales humanos liberan gran concentracin de azufre a la atmsfera, el cual reacciona con el agua y forma cido sulfhdrico (H2S acuoso), que al precipitarse provoca la lluvia cida.

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LIMNOLOGAEs el estudio de las caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas de los ros y lagos (agua dulce).Ing. Alberto Geldres Marchena

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TERMINOLOGAEs una planta o animal que vive cerca o en el fondo de un lago, ro, arroyo u ocano.ORGANSIMO BENTNICOIng. Alberto Geldres Marchena

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TERMINOLOGAEs la capa superior de agua de un lago.EPILIMNIO

Ing. Alberto Geldres Marchena

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Es el volumen superficial de agua del ocano o un lago profundo que recibe suficiente luz para promover la fotosntesis. LA ZONA EUFTICA

TERMINOLOGAIng. Alberto Geldres Marchena

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TERMINOLOGA

HIPOLIMNIOEs la capa inferior de agua de un lago o estanque, la cual permanece a una temperatura constante durante el verano .Ing. Alberto Geldres Marchena

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TERMINOLOGAEs el conjunto de los pequeos organismos que flotan libremente y viven en un cuerpo de agua.PLANCTON Ing. Alberto Geldres Marchena

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TERMINOLOGAEs la capa intermedia de agua de un lago en donde se produce la termoclinal.METALIMNIOTERMOCLINALLa temperatura y el contenido de oxigeno decaen rpidamente con la profundidad.Ing. Alberto Geldres Marchena

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ELEMENTOS DE LA LIMNOLOGACANTIDAD Y CALIDAD DE AGUAUn ecosistema, un lago o un ro es una unidad artificial, en cuanto a que muchas de sus caractersticas estn determinadas por la naturaleza, como la forma del terreno y el drenaje que se introduce en ella.Ing. Alberto Geldres Marchena

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La cantidad esta determinada por la abundancia de precipitacin .

La calidad se ve afectada por la atmosfera a travs del cual la lluvia cae, y tambin por el grado o frecuencia de la actividad humanaIng. Alberto Geldres Marchena

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Ejemplo: el efecto de las descargas de aguas negras y residuos industriales en la calidad de agua puede ser graves.

Ing. Alberto Geldres Marchena

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Ejemplo: las labores agrcolas influyen en los niveles de nitrgeno, fosforo, materia orgnica y bacterias que entran en el cuerpo del agua.Ing. Alberto Geldres Marchena

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Ejemplo: la minera incrementa la concentracin de metales en el agua, as como la acidez de esta mediante su drenaje.

Ing. Alberto Geldres Marchena

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ELEMENTOS DE LA LIMNOLOGACOMUNIDADES BIOTICASEs el conjunto de poblaciones que viven en un hbitat o zona definida que puede ser amplia o reducida. Los organismos que viven suspendidos en la columna de las agua se llaman placton. Ing. Alberto Geldres Marchena

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ELEMENTOS DE LA LIMNOLOGACOMUNIDADES BIOTICAS

Ing. Alberto Geldres Marchena

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ELEMENTOS DE LA LIMNOLOGA

LUZ EN LOS LAGOSLa cantidad de la luz disponible a diferentes profundidades en los lagos (o en los ros muy grandes), es importante para la ecologa del lago.Ing. Alberto Geldres MarchenaEUTROFICACIN

INTRODUCCIONLa principal defensa que los ros tienen para contrarrestar la contaminacin es su dinmica. Sin embargo, la contaminacin de los lagos es de mayor magnitud, puesto que se trata de masas de agua estticas. En las aguas sin contaminar existe un equilibrio biolgico entre la fauna y flora, que se rompe por la presencia de contaminantes, dando lugar a que algunas especies desaparezcan, mientras que otras se desarrollan demasiado. Un ejemplo de esto es el proceso conocido como eutrofizacin.

DEFINICIONEs el enriquecimiento en nutrientes de las aguas. Produce un crecimiento excesivo de algas, las cuales al morir se depositan en el fondo de los ros o lagos, generando residuos orgnicos que, al descomponerse, consumen gran parte del oxgeno disuelto y de esta manera pueden afectar a la vida acutica y producir la muerte por asfixia de la fauna y flora, hasta el punto de matar el ro o lago por completo. Las algas se desarrollan cuando encuentran condiciones favorables: temperatura, sol y nutrientes.

Figura No. 1. Esquema del Proceso de Eutrofizacin

Agua clara. La luz penetra. Prospera la vegetacin acutica sumergida.

Agua turbia. La vegetacin acutica sumergida queda en la oscuridad.

Agotamiento del oxgeno.Muerte de los vertebrados por sofoco.

Causas de la eutrofizacin Una de las ms antiguas causas es la descarga de aguas servidas, las cuales son ricas en nutrientes, contribuyendo al cambio trfico del cuerpo de agua receptor.

Causas de la eutrofizacin El uso excesivo de fertilizantes, que genera una contaminacin del agua fundamentalmente mediante el aporte de nitrgeno (en forma de sales de nitrato y amonio) y fsforo (como fosfato).

Causas de la eutrofizacin La deforestacin y la erosin en suelos agrcolas influyen en la carga de nutrientes, ya que los escurrimientos al pasar por una tierra que no tiene proteccin, lavan la capa frtil, llevndose consigo los nutrientes de la misma.

Causas de la eutrofizacin La presencia de gases ambientales tales como xidos de nitrgeno y xidos de azufre al entrar en contacto con el agua atmosfrica forman ion nitrato e ion sulfato, que forman sales solubles al alcanzar el suelo con los cationes del mismo, generando un empobrecimiento de dichos iones. Dichas sales son volcadas fcilmente en los cuerpos de agua, dando lugar a un proceso de eutrofizacin.

EFECTOS DEL PROCESO DE EUTROFIZACIN El desarrollo de algas provoca un enturbiamiento, que impide que la luz penetre hasta las profundidades del ecosistema. Las consecuencias directas son la imposibilidad de llevar a cabo la fotosntesis en el fondo de dicho cuerpo de agua y por lo tanto la no produccin de oxgeno libre; al mismo tiempo aumenta la actividad metablica consumidora de oxgeno de los organismos descomponedores, que empiezan a recibir excedentes de materia orgnica generados en la superficie.

EFECTOS DEL PROCESO DE EUTROFIZACIN El fondo del ecosistema acutico se va convirtiendo de forma gradual en un ambiente anaerobio, debido al aumento en la concentracin de gases como anhdrido sulfuroso (H2S), metano (CH4) y anhdrido carbnico (CO2), haciendo inviable la forma de vida de la mayora de las especies que forman dicho ecosistema. Se da por tanto mortandad masiva de peces y de biota en general, bioacumulacin de sustancias txicas, aumentando la sedimentacin en los cuerpos de agua, reduciendo la vida til, proliferando la aparicin de organismos patognicos y vectores de enfermedad

MEDIDAS QUE SE PUEDEN TOMAR EN LA AGRICULTURA Y GANADERA PARA EVITAR LA EUTROFIZACIN Ajustar los aportes de abonos y aplicarlos correctamente: El exceso de abonos no conduce a mejores cosechas, cuesta caro al agricultor y al medio ambiente. Evitar la erosin: Debido a que es la principal causa de que los nutrientes alcancen las aguas superficiales. Reducirla no slo significa evitar la eutrofizacin sino tambin conservar la fertilidad del suelo. Por ello, es muy importante tomar medidas para reducir los procesos erosivos.

Cuando el suelo no puede tener vegetacin cubrirlo con acolchados, por ejemplo paja. Practicar la agricultura ecolgica: Basada en abonos verdes y las rotaciones de los cultivos. Estas tcnicas favorecen una buena estructura del suelo.

Impedir los vertidos orgnicos: Las granjas y las industrias agroalimentarias, producen residuos lquidos con una elevada carga orgnica. Estos residuos tienen una gran capacidad contaminante, por lo que se deben depurar antes de su vertido. La mayora de estos residuos pueden ser empleados como abonos con un mnimo de tratamientos sencillos y econmicos, como el compostaje. De esta forma pasan de ser residuos a ser un importante recurso para la agricultura.

GRACIAS !