Ecosistemas: Capitulo 54 (PDF)

Capítulo 54. Ecosistemas Un ecosistema es una unidad de organización biológica constituida por todos los organismos de un área dada y elambiente en el que viven. Está caracterizado por las interacciones entre los componentes vivos (bióticos) y no vivos (abióticos), conectados por 1) un flujo unidire...

Capítulo 54. Ecosistemas Un ecosistema es una unidad de organización biológica constituida por todos los organismos de un área dada y elambiente en el que viven. Está caracterizado por las interacciones entre los componentes vivos (bióticos) y no vivos (abióticos), conectados por 1) un flujo unidireccional de energía desde el Sol a través de los autótrofos y los heterótrofos, y 2) un reciclamiento de elementos minerales y otros materiales inorgánicos. La fuente última de energía para la mayoría de los ecosistemas es el Sol. Elflujo de energía a través de es el factor más importante en su los ecosistemas organización.El paso de energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trófica o alimentaria, o sea, una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y predador. Dentro de un ecosistema hay niveles tróficos Todos los ecosistemas tienen,por lo general, tres de estos niveles: productores que habitualmente son plantas o algas; consumidores primarios, que por lo general son animales o detritívoros ,que viven de los desechos animales y de los tejidos vegetales y de animales muertos; y descomponedores que degradan la materia orgánica hasta sus componentes primarios inorgánicos. El funcionamiento de los ecosistemas puede ser estudiado por varios métodos cuantitativos: 1) La comparación globalde los sistemas, 2) los experimentos a campo y 3) los modelos matemáticos. Los movimientos del agua, el carbono, el nitrógeno y demás elementos minerales a través de los ecosistemas se conocen como ciclos biogeoquímicos.En estos ciclos, los materiales inorgánicos del aire, del agua o del suelo son incorporados por los productores primarios, pasados a los consumidores, y finalmente transferidos a los descomponedores. En el curso de su metabolismo, los descomponedores liberan los materiales inorgnicos en el suelo o en el agua en una forma en la que pueden ser incorporados por los productores. Los productos químicos sintéticos o los elementos 6:37 ll. 64% radiactivos liberados en el ambiente pueden ser capturados y concentrados por los organismos en niveles tróficos más elevados. Las múltiples interconexiones en los ecosistemas llevaron a desarrollar la hipótesis Gaia. Esta hipótesis considera a todo el planeta como un único sistema autorganizado y autosostenible donde lo vivo y lo no vivo conforman una unidad con regulación propia. Energía solar La vida en la Tierra depende de la energía del Sol, que es también responsable del viento y del conjunto de condiciones meteorológicas. Cada día, año tras año, la energía del Sol llega a la parte superior de la atmósfera terrestre. Sin embargo, a causa de la atmósfera, sólo una pequeña fracción de esta energía alcanza la superficie terrestre y queda a disposición de los organismos vivos. La atmósfera que se encuentra sobre la superficie terrestre y a través de la cual ingresa la energía solar consiste en cuatro capas concéntricas que se distinguen por sus diferentes temperaturas. Temperatura() 0 90 -70 50 -30 -10| +10 +30 +50 Termosfera Mesopausa 80 9,01 70 Mesosfera 60 0. 50 Estratopausa 40 Estratosfera 10 Altura Presión (kilómetros) 20 Tropopausa lon (milibares) 10 Troposfera S00 Tierra 1.000 Las cuatro divisiones principales de la atmósfera. Las cuatro divisiones principales de la atmósfera son la troposfera, la estratosfera, la mesosfera y la termosfera. determinados por Los límites entre ellas están cambios abruptos en la temperatura media. La capa de ozono, de tanta importancia, se encuentra localizada principalmente en la estratosfera. De la energía aproximadamente el 30% es reflejado hacia el espacio solar entrante, por las nubes y el polvo troposfera depróximos a la superficie terrestre. Otro la 20% de la energía es absorbido por la atmósfera. De éste, el 17% es capturadoen las capas inferiores, principalmente por el vapor de agua, el polvo y las gotitas de  6:37 Rl l 64% agua en suspensión. abso rción de la radiación calienta ligeramente Esta la atmósfera, aunque de la energía se acumula como calor latente en el gran parte ozono en la estratosfera y en la mesosfera.Este porcentaje, aunque pequeño, es de importancia crítica porque representa a la mayor parte de la radiación ultravioleta. Las radiaciones ultravioletas y otras radiaciones de alta energía dañan a las moléculas orgánicas y, si alcanzaran la superficie terrestre en grandes cantidades, serían letales para la mayoría de las formas de vida terrestre. El 50% restante de la radiación entrante alcanza la superficie terrestre. Una pequeña proporción de es reflejada por las superficies claras, pero la mayoría ésta es absorbida. La energía que absorben los océanos calienta la superficie del agua, evaporando moléculas de agua e impulsando el cilo del agua. La energía solar absorbida por la Tierra se vuelve a irradiar desde la superficie como ondas de longitud más larga (infrarroja), o sea, como calor. Los gases de la atmósfera son transparentes para la luz visible, pero el dióxido de carbono y el agua, en particular, no son transparentes para los rayos infrarrojos. Como resultado de ello, el calor queda retenido en la atmósfera y calienta la superficie terrestre. La pérdida y la ganancia de calor se mantienen en un delicado equilibrio. Un incremento en la reflexión de la Tierra, un espesamiento de su cubierta de nubes, un aumento o disminución del contenido de CO2 de su atmósfera o una disminución en su capa de ozono produciría como respuesta un cambio de todo el sistema. La naturaleza y el resultado de estos cambios, particularmente los incrementos registrados en la concentración de C02 atmosférico y el adelgazamientode la capa de ozono, son temas actuales de intenso interés y preocupación. La cantidad de energía que reciben las distintas partes de la superficie terrestre no es uniforme. Este es el factor fundamental que determina la distribución de la vida en la Tierra. En las cercanías del Ecuador, los rayos del Sol son casi perpendiculares a la superficie terrestre y este sector recibe más energía por unidad de superficie que las regiones al norte y al sur, mientras que las regiones polares reciben el mínimo. Además, dado que la Tierra, que está inclinada sobre su eje, rota una vez cada 24 horas y completa una órbita alrededor del Sol más o menos cada 365 días, el ángulo de incidencia de la radiación y, por lo tanto, la cantidad de energía que alcanza a diferentes partes de la superficie, cambia hora tras hora y estación tras estación. 786de 857  6:37 lll64% La luz solar incide sobre la Rayos solarcs Tierra con un ángulo oblicuo paralelos de igual sección Polo con igual Norte energia Ecuador La luz solar incide sobre la Energía Tierra con un ángulo de 90 delSol Radiación solar. Un haz de energía solar que incide en la Tierra cerca de uno de los polos se extiende sobre un área más amplia de la superficie que un haz similar que terrestre incide cerca del Ecuador. En los hemisferios sur las temperaturascambian en un ciclo anual porque la norte y Tierra está ligeramente sobre su eje en relación con su órbita alrededor inclinada del Sol. En invierno, en el Hemisferio Norte, el Polo Norte se encuentra inclinado hacia el lado opuesto al Sol, disminuyendo el ángulo con que os rayos solares inciden en la superficie y disminuyendo también la duración de las horas de luz, lo cual da como resultado temperaturas más bajas. En verano, en el Hemisferio Norte, el Polo Norte estáinclinado hacia el Sol.Nótese que la región polar del Hemisferio Norte estácontinuamente oscura durante el invierno y continuamente iluminada durante el verano. Las variaciones de en la superficie terrestre y la rotación de la Tierra temperatura establecen esquemas de circulación del aire y de las precipitaciones. los principales Estos esquemas dependen, en gran medida, del hecho de que el aire frío es más denso que el aire caliente. En consecuencia, el aire caliente se eleva y el aire frío desciende. Cuando el aire asciende, se encuentra bajo menor presión y, en consecuencia, se expande; cuando un gas se expande, se enfría. El aire más frío  6:37 v l 63% retiene menos humedad, así que, al elevarse, su vapor tiende a condensarse y a caer en forma de lluvia o de nieve. El aire es más cálido a lo largo del Ecuador, la región calentada más intensamente por el Sol. Este aire se eleva creando un área de baja presión (zona de calmas)que atrae aire desde el norte y desde el sur del Ecuador. A medida que el aire ecuatorial asciende, se enfría, pierde la mayor parte de su humedad, y luego cae a latitudes de aproximadamente 30° norte y sur;se trata de aire seco que condiciona la existencia de la mayoría de los grandes desiertos del mundo. Este aire se calienta, absorbe humedad, se eleva nuevamente y se desplaza hasta aproximadamente una latitud de 60° (norte y sur); este es el frente polar, otra área de baja presión. Un tercer cinturón, más débil, que se eleva en el frente polar, desciende nuevamente en los polos, dando lugar a regiones en las cuales, al igual que en las otras zonas de aire descendente,virtualmente no hay precipitaciones. El movimiento de rotación de la Tierra desvía los vientos causados por estas transferencias de aire desde el Ecuadora los polos, creando los principales patrones de distribución de ecosistemas. 60N Ponientes 30 N Alisios del nordeste Sentido Calmas ccuatoriales de la rotación terrestre Alisios del sudeste Ponientes 60 S La superficie de la Tierra es recorrida por cinturones de corrientes de aire. Los cinturones de corrientes de aire que recorren la superficie de la Tierra determinan los patrones principales de disitribución de vientos y precipitaciones. En el esquema anterior, las flechas de color azul oscuro indican la dirección del movimiento del aire dentro de cada cinturón; las flechas verdes señalan regiones de aire ascendente que se caracterizan por precipitaciones elevadas; y las flechas marrones indican las regiones de aire descendente, caracterizadas también por escasas lluvias. El aire seco que desciende sobre las latitudes alrededor de 300, tanto en el norte como en el sur, es el responsable de los grandes desiertos del planeta. Los vientos predominantesen la superficie de la Tierra, indicados por las flechas negras, muestran la desviación que la rotación de la Tierra introduce en las trayectorias de las corrientes de aire dentro de los cinturones individuales.  6:38 V.l 63% Estos esquemas planetarios son modificados localmente por diversos factores. Elflujo de energía De la solar que alcanza energía la superficie de la Tierra, una fracción muy pequeña es derivada a los sistemas vivos. Aun cuando la luz caiga en una zona con vegetación abundante como en una selva, un maizal o un pantano, sólo aproximadamente entre el 1 y el 3% de esa luz (calculado sobre una base anual) se usa en la fotosíntesis. Aun así, una fracción tan pequeña como ésta puede dar como resultado la producción -a partir deldióxido de carbono, el agua y unos pocos minerales- de varios millares de gramos (en peso seco) de materia orgánica por año en un solo metro cuadrado de campo o de bosque, un total de aproximadamente 120 mil millones de toneladas métricas de materia orgánica por año en todo el mundo. Eugene P. Odum, uno de los investigadores norteamericanos que más aportó a la comprensión de la dinámica de funcionamiento de los ecosistemas, utilizó una serie de diagramas de flujo para representarla. Salidas Entradas Acervo de Autótrofos nutrientes Heterótrofos Luz absorbida P Calor R R Respiraciónde la comunidad Diagrama de flujo de un ecosistema. El diagrama anterior muestra el flujo unidireccional de energía y el reciclado de materiales. PG = producción bruta; PN = producción neta; P = producción heterotrófica; R = respiración. El paso de de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trófica o energía alimentaria que en una secuencia consiste de organismos relacionados unos con otros como presa y predador. El primero es comido por el segundo, el segundo por el tercero y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos. En la mayoría de los ecosistemas, las cadenas alimentarias están entrelazadas en complejas tramas,con muchas ramas e interconexiones. La relación de cada especie con otra en esta trama alimentaria es una dimensión importante de su nicho ecológico.  6:38 63% Lobo ártico Lechuza ártica Zorro ártico Consumjdores Amiño Perdiz nivaby Arañ z IEscribano lapón eribano eiva Leming Topillo Carbú Insectos Productores Diagrama de una red trófica en la tundra ártica, durante la primavera y el verano. Las flechas indican la dirección del flujo de energía. Esta red alimentaria estámuy En realidad, forman parte de ella un número de especies de plantas y simplificada. animales mucho mayor que el representado. El primer nivel trófico de una trama alimentaria siempre está ocupado por un productor primario. En tierra, el habitualmente es una planta; productor primario en ecosistemas acuáticos, habitualmente, un alga. Estos organismos fotosintéticos usan energía lumínica para hacer carbohidratos y otros compuestos, que luego se transforman en fuentes de energía química. Los productores sobrepasan en peso a los consumidores; el 99% de toda la materia orgánica delmundo vivo está constituida por plantas y algas. Todos los heterótrofos combinados sólo dan cuenta del |% de la materia orgánica. La productividadbruta es una medida de la tasa a la cual los organismos asimilan energía en un determinado nivel trófico. Una cantidad más -y a menudo más útil fácil de medir- es la productividad neta. que es comparable a la tasa de ganancia neta. Habitualmente se la expresa como la cantidad de energía medida en calorías o en unidades equivalentes de energía, comno el kilojoule en los compuestos químicos. La biomasa es un término abreviado y útil que significa el peso seco total de todos los organismos que se mide en un momento dado. La productividad neta es una medida de la tasa a la cual los organismos almacenan energía, que luego queda a disposición de los organismos del siguiente nivel trófico. En los ecosistemas agrícolas, el peso seco del total de plantas al final de la estación de crecimiento representa la producción primaria neta de esa estación y suministra una buena base de comparación entre distintos ambientes. Habitualmente, de ese valor se excluyen las raíces porque es difícil extraerlas de la mayoría de los suelos. Esto puede conducir a gruesas subestimaciones en, por ejemplo, la vegetación natural de los ecosistemas de desierto. 6:38 v lll 63% Los consumidores primarios (herbívoros) comen a los productores primarios. Un carnívoro que come a un herbívoro es un consumidor secundario, y así sucesivamente. En promedio, aproximadamente el 10% de la energía transferida en cada nivel trófico es almacenada en tejido corporal; del 90% restante, parte se usa en el metabolismo del organismo y parte no se asimila. Esta energía no asimilada es utilizada por los detritívoros y, finalmente, por los descomponedores. La eficiencia ecológica es el producto de las eficiencias con las cuales los organismos explotan sus recursos alimentarios y los convierten en biomasa: eficiencias de explotación, asimilación y producción neta. La eficiencia ecológica depende principalmente de la eficiencia de asimilación -que es la proporción de energía consumida que se asimila-, y la eficiencia de producción neta -que es la proporción de energía asimilada que se gasta en crecimiento, almacenamiento y reproducción. En las plantas, la eficiencia de producción es la relación entre la productividad neta y la productividad bruta. Este índice varía entre un 30 y un 85%. El valor energético de las plantas para sus consumidores depende de la proporción de materiales indigeribles que ellas contienen. El alimento de origen animal se digiere más fácilmente que el de origen vegetal. La brevedad de las cadenas tróficas, es decir, el hecho de que sean tan cortas, fue atribuida desde hace tiempo a la ineficiencia involucrada en la transferencia de energía de un nivel trófico a otro, una explicación que, como tantas otras en ecología, estáahora sufriendo una revisión crítica. Sin embargo, en general, sólo un 10% de la energía almacenada en una planta se convierte en biomasa animal en el herbívoro que come esa planta. Se encuentra una relación semejante en cada nivel sucesivo. El cálculo empírico del 10% es sólo una estimación grosera. Las mediciones reales muestran amplias en las eficiencias de transferencia, desde menos variaciones del 1% a más del 20%,dependiendo de las especies de que se traten. El flujo de energía con grandes pérdidas en cada pasaje al nivel sucesivo puede ser representado en forma de pirámide. Respiración Producción neta (kcal por m por año) Carnivoro secundario 13 6 Carnívoro primario 316 67 Herbivoro 1.890 1478 Productor 11.977 8.833 Pirámide del flujo de energía para un ecosistema de rio en Florida, EEUU. 6:38 v 63% Una proporción relativamente pequeña de la energía del sistema es transferida en cada nivel trófico. Gran parte de la energía se invierte en el metabolismo y se mide como colorías perdidas en la respiración. Las relaciones energéticas entre los niveles tróficos determinan la estructura de un ecosistema en función de la cantidad de organismos y de la cantidad de biomasa presente. Consumidores terciarios Consumidores secundarios Consumidores primarios Productores Número de individuos (a) Consumidores terciarios Consumidores secundarios Consumidores primarios Productores Nümero de individuos (b) Pirámides numéricas. Pirámides numéricas para a) un ecosistema de pradera graminosa en la que el número de productores primarios (gramíneas)es grande y b) un bosque templado en el que un solo productor primario, un árbol, puede soportar aun número grande de herbívoros. 6:38 V Rall l 63% Peso seco (gramos por m) Carnivoros 0.1 Herbivoros 0.6 Productores 470.0 Peso seco (a) (gramos por m) Zooplancton 21.0 Fitoplancton 4.0 (b) Pirámides de biomasa. Pirámides de biomasa para: a. plantas y animales de un campo en Georgia, EEUU y b. plancton del Canal de la Mancha. Estas pirámides reflejan la masa presente en un momento dado; de aquí, la relación aparentemente paradójica entre el fitoplancton y el zooplancton. Dado que la tasa de de la población de fitoplancton es mucho más alta crecimiento que la de la de zooplancton,una pequeña biomasa de fitoplancton puede población suministrar alimento para una biomasa mayor de zooplancton. Al igual que las pirámides de números, las pirámides de biomasa indican sólo la cantidad de material orgánico presente en un momento; no dan la cantidad total de material producido o, como hacen las pirámides de energía, la tasa a la cual se produce. La tasade transferencia de energía de un nivel a otro proporciona un segundo índice de la dinámica energética del ecosistema. Una baja tasa de transferencia suele significar que el tiempo de residencia en el nivel de origen es elevado, es decir, que ese nivel dispone de mecanismos de almacenamiento de la energía. Tales mecanismos pueden ser la producción de madera, de humus y toda otra estructura resistente a la acción de predadores y descomponedores. Puede calcularse: Tiempo de residencia (años) = Energía almacenada en biomasa (kJ.m-2) Productividad neta (kJ. m-2 año-1) Modelos de sistemas 793 de 857 6:39 v l 63% El funcionamiento de los ecosistemas puede ser estudiado por varios métodos cuantitativos: 1. La comparación global de los sistemas que permite ver, por ejemplo,cómo se correlaciona la productividad primaria de un sitio con las precipitaciones, la temperatura o la disponibilidad de nutrientes. 2. Los experimentosa campo que permiten obtener datos valiosos en el mismo terreno de trabajo, pero tienen la enorme dificultad de la escala y el control de variables. En el laboratorio se pueden controlar mejor las variables, pero no pueden reproducirse todas e integrar, al mismo tiempo, aspectos de los métodos anteriores. 3. Los modelos matemáticos que, si bien tienen las limitaciones impuestas por la selección de variables, tienen varias ventajas. Son una vía efectiva de comunicación entre técnicos de distintas especialidades, lo que permite enfocar problemas interdisciplinarios. Permiten guiar la observación y la experimentación y, recíprocamente, éstas son la base para el ajuste y de los modelos. Un validación buen modelo exige un conocimiento detallado de las variables fundamentalesque modelan el sistema natural y, a su vez, aporta ideas de lo que es posible que ocurra en él frente a algún cambio natural o provocado por el hombre. Otro grupo de modelos trabaja a nivel ecosistema simulando,por ejemplo, el flujo de C, N, PyS (carbono, nitrógeno, fósforo, azufre) entre las plantas y el suelo medidos en términos de productividad o materia orgánica del suelo- y su alteración por la acción humana. Una muy buena variable para modelizar losecosistemas es la energía, ya que puede expresarse, a su vez, en variables comparables y medibles como biomasa o productividad e impulsa todos los procesos del sistema. En la actualidad, hay infinidad de modelos para estudiar el impacto del hombre sobre la naturaleza. Entre ellos, se encuentran los modelos fisiológicos, como los basados en los intercambios gaseosos en las hojas o los modelos poblacionales, que analizancómo se ve afectada la tasa de crecimiento o distribución de la población. Como se puede apreciar, hay modelos para distintas escalas de resolución. Con ellos se pueden simular situaciones. El aspecto que resulta más crítico es seleccionar el modelo más adecuado para la escala temporal y espacial de la perturbación que se quiere estudiar. Ciclos biogeoquímicos Ciclos Biogeoquímicos La energía toma un curso unidireccional a través de un ecosistema, pero muchas sustancias circulan a través del sistema. Estas sustancias incluyen agua, nitrógeno, carbono, fósforo, potasio, magnesio, calcio, sodio, azufre, cloro, y también varios otros minerales, como y cobalto, que son requeridos hierro por los sistemas vivos sólo en cantidades muy pequeñas.  6:39 l ll 63%i Cuando cl aire La evaporación El viento arrastra Cuando el aire húmedo se enfria, provenicnte del las mubesylas masas ascendente se enfria, el agua que contiene suelo y de la de aire húmedo la humedad se se condensa y vegetación sobre los continentes. condensa en diminutas precipita como lluvia, contribuye a la Los vientos marinos gotas de agua formando nieve o granizo, humedad del aire. suelen provocar niebla o nubes precipitaciones. Glaciar Lago Océano El agua se infiltra cn suclo y s cl convierte en agua Infiltracin de aguas subterránea. LAs aguas superficiales sublctt fluyen por los a Laevaponación, especialmente la del mar, aporta la mayor parte de la humedad de la atmósfera Elciclo del agua. El ciclo del agua vincula la atmósfera,la hidrosfera y la corteza de la Tierra. El agua de laatmósfera se encuentra principalmente en forma de vapor. En tierra, circula tanto por la superficie (arroyos, ríos y lagos) como por los estratos subterráneos (acuíferos). Generalmente, el agua desemboca en el mar. Los movimientos de sustancias inorgánicas se conocen como ciclos biogeoquímicos, porque implican componentes geológicos así como biológicos del ecosistema. Los componentes del entorno geológico son: 1) la atmósfera, constituida fundamentalmente por gases, que incluyen el vapor de agua; 2) la litosfera, la corteza sólida de la Tierra y 3) la hidrosfera, que comprende los océanos, lagos y ríos, que cubren /4 partes de la superficie terrestre. Los componentes biológicos de los ciclos biogeoquímicosincluyen los productores, consumidores y degradadores. El papel de cada descomponedor puede ser muy especializado. Como resultado de la actividad metabólica de los descomponedores, de los compuestos orgánicos se liberan sustancias inorgánicas al suelo o al agua. Desde el suelo o el agua,estas sustancias son vueltas a incorporar a los tejidos de los productores primarios, pasan a los consumidores y detritívoros y luego son entregadas a los descomponedores, de los cuales entran nuevamente en las plantas, repitiendo el ciclo. 795 de 857  6:39 9 all 63% Fosfatos en la orina Heces Animalcs terrestres animales Tejidos animales Descomponedores (bacterias y hongos) Plantas Fosfatos en el suclo, Agua Fosfatos en solución yen las Fosfatos perdidos y esqueletosconeles Fosfatos en el agua en la orina por el drenaje Descomponedores hongos) (bacteriasy Conchas y esqueletos Tejidos Tejidos animales de plantas y algas y heces Pérdidas o sedimentos profundos Elciclo del fósforo. El fósforo es esencial todos los sistemas vivos como componente de las para moléculas portadoras de energía -tales como el ATP - ytambién de los nucleótidos de DNAy RNA. Al igual que otros minerales, es liberado de los tejidos muertos por las actividades de los descomponedores, absorbido del suelo y del agua por las plantas y las algas, y circulado a través del ecosistema. El ciclo del nitrógeno es de importancia crítica para todos los organismos. Implica varias etapas: la amonificación, degradación de compuestos orgánicos los nitrogenados amoníaco o ion amonio; la nitrificación, oxidación del amoníaco o el a amonio a nitratos que son incorporados por las plantas; y la asimilación, conversión de nitratos a amoníaco y su incorporación acompuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos que contienen nitrógeno regresan finalmente al suelo o al agua, completándose el ciclo. El nitrógeno perdido por el ecosistema puede ser restituido por la fijación de nitrógeno, que es la incorporación de nitrógeno elemental a compuestos orgánicos.  6:39 & all 63% Acción volcánica Orina >Plantas y tejidos animalc Aminoácidos Plantas terrestres Animales terrestres yr de (síntesis aminoácidos) Amon.fcación Nitrógeno atmosferico Amonio o amoniaco Asimilación Fijación Nitrificación Iluminación Desnitri de nítrógenos ficación Nitritos Nitratos Aves marinas Agua del suelo SPlancton Peces Pérdida marinos a los sedimentos profundos El ciclo del nitrógeno. Aunque el reservorio de nitrógeno se encuentra en la donde constituye atmósfera, haste el 78% del aire seco, elmovimiento de nitrógeno en el ecosistema es más semejante al de un mineral que al de un gas. Sólo unos pocos microorganismos son capaces de fijar nitrógeno. Los elementos que necesitan los organismos vivos suelen estar presentes en sus tejidos en concentraciones más elevadas que en elaire, el suelo y el agua circundantes. Esta concentración de elementos resulta de la absorción selectiva de sustancias por las células vivas, de concentración amplificada de las por los efectos cadenas tróficas. En circunstancias naturales, este efecto de concentración - denominada también bioacumulación- suele ser variable; generalmente, los animales tienen un mayor requerimiento de minerales que las plantas, porque gran parte de la biomasa vegetal es celulosa. En los ciclos biogeoquímicos también pueden ser captadas sustancias extrañas que, pasando de un organismo a otro, alcanzan concentraciones elevadas cuando se aproximan a la cima de la cadena alimentaria. El DDT es probablemente la sustancia tóxica más conocida cuyos efectos fueron amplificados de esa manera. En el accidente nuclear de Chernobyl (ocurrido en 1986) fue liberado al ambiente una enorme cantidad de material radiactivo.  6:39 & alll63% Aunque las consecuencias de este accidente fueron más graves en las áreas próximas a Chernobyl, traspasaron las fronteras de la ex Unión Soviética, afectando finalmente a unos 100 millones de personas en más de 20 países europeos. La nube radiactiva del accidernte se desplazó en dirección noroeste por el viento y, cuando posteriormente llegaron las lluvias, el material radiactivo volvió a caer al suelo. Una parte sustancial de la radiactividad fue depositada en Noruega, un país que no tiene plantas de energía nuclear. Un componente importante de la lluvia radiactiva de Chernobyl fue el cesio 137. A medida que este elemento pasó del agua de luvia a los líquenes y luego a los renos, su concentración se incrementó a niveles que excedían en mucho a los que se consideraban seguros para el consumo humano. Las concentraciones más elevadas se produjeron en la leche, los músculos y los huesos de los renos, el medio de subsistencia tradicional para los pueblos Samio Lapones, de Noruega Central y Meridional. Las consecuencias de Chernobyl nos brindan varias lecciones importantes. La primera y más obvia es que la concentración biológica de sustancias es un fenómeno muy real, con consecuencias potencialmente graves, especialmente para los organismos que se encuentran en la cima de la cadena alimentaria, entre los cuales nos incluimos. La segunda lección es que no debemos ser complacientes con las medidas de seguridad relativas al uso de materiales o tecnologías; son posibles tragedias mucho peores que las de Chernobyl. La tercera lección, y tal vez la más importante, es que las consecuencias de nuestros errores no respetan límites internacionales o normativas ambientales locales, independientemente de si fueron bien concebidas o de cuán fielmente se sigan. La humanidad y todos los demás seres vivos estamos interconectados en un único ecosistema global. La hipótesis Gaia Gaia, nombre griego de la diosa de la Tierra, es también el nombre de una de las últimas y controvertidas hipótesis aparecidas en el campo de las ciencias naturales. Su autor, James Lovelock es un médico nacido en 1919 que, cuando en la década de 1960 fue convocado por la NASA para intervenir en el proyecto Viking de detección de vida en Marte, comenzó a cuestionarse acerca de las características de la vida. Sorprendentemente, las definiciones de la vida eran parciales y poco satisfactorias, a punto tal que, sobre las magras bases disponibles, las sondas enviadas al espacio exterior no hubieran podido detectar vida ni siquiera en la Tierra. La búsqueda de la definición de la vida y la visión de nuestro planeta desde el exterior le permitió empezara concebirlo como un sistema único e integrado, como un gran superorganismo. La idea de no era totalmente nueva. Ya en 1785, James Hutton, Lovelock considerado padre de la geología, había concebido algo semejante y propuso que la Tierra debía ser estudiada por la "fisiología planetaria" a la manera de los antiguos científicos que no dividían el campo de estudio en disciplinas inconexas sino que tenían una visión holística del mundo. Lovelock fundamenta sus ideas básicamente en términos energéticos: la vida es un sistema autoorganizado que mantiene activamente una baja entropía impulsada por la energía libre proporcionada por el Sol. Si no se considerara la existencia de un sistema de control en el que interviene la biota, resultaría inexplicable, desde las leyes de la física y la química, que la inestable atmósfera terrestre mantenga constante su composición, tan diferente de la de los otros planetas, por períodos más extensos que el tiempo de reacción de sus gases. La vida, que parece estar violando la segunda ley de la termodinámica, no puede hacerlo ya que en realidad forma un sistema único con lo no vivo. O sea, un único sistema autorregulado que mantiene latemperatura, la composición de la superficie de la Tierra y de la atmósfera a través de mecanismos de retroalimentación.La vida permitióel desarrollo y la evolución de condiciones adecuadas para ellasobre la Tierra; es un fenómeno automantenible a escala planetaria, es decir, tanto en el tiempo como en el espacio.Una vez establecida firmemente en un planeta, se extenderá por toda su superficie y solamente desaparecerá cuando el planeta sufra un cambio CÓsmico trascendental ocuando la fuente original de energía acabe. Esta visión de la que se prestan a controversias:concebir el Tierra tieneaspectos planeta como un todo es ventajoso a la hora de intervenir sobre algún recurso transnacional o transregional, ya que obliga a pensar globalmente para evitar inesperadas consecuencias en sitios alejados del planeta.Por otra parte, considera a la especie humana sólo como una especie más.Para Gaia, por ejemplo, la radiación nuclear, a pesar de lo espantosa que puede ser para los seres humanos, es un asunto menor. Lo importante es la salud del planeta, no de una especie en particular.  ECOSISTEMAS La Ecología considera que el mundo viviente se encuentre integrado por sistemas ecológicos o Ecosistemas; es decir, por conjunto de elementos y factores que interactúan a través de relaciones ecológicas y cumplan un objetivo común. Se asume que el Ecosistema es la unidad básica estructural- funcional para el estudio de la Ecología. El ecosistema concebido así, como un sistema estructural funcional, se compone de seres vivos (bióticos) y elementos inertes (abióticos) en íntima relación. En esta forma fue conceptualizado inicialmente por G. Tansley en 1935 y a pesar de que decenas de definiciones, todavía pervive el concepto original. Venezuela, por sus condiciones geográficas presenta una heterogeneidad ambiental de uno u otro extremo de su territorio. Así tenemos desde verdaderos desiertos hasta selvas pluviales, desde temperaturas asfixiantes hasta climas fríos, alturas que van desde om hasta 5.000m sobre el nivel del mar. Los kilómetros de costas que poseen Venezuela y las aguas territoriales permiten además la existencia de ecosistemas marinos diversos y específicos, así mismo las grandes y numerosas extensiones de agua dulce, forman parte de nuestro ambiente variado. La naturaleza ha costado sometida a grandes presiones e intervenciones mediante la utilización de inmensas cantidades de energía y materia en condiciones tales que los ecosistemas no pueden procesar, los mecanismos reguladores son desbordados y los sistemas ecológicos pierden su capacidad de autorregulación y estabilidad que garantiza su funcionamiento. Entre los signos más evidentes esta la acumulación desmedida de desechos y las grandes modificaciones de la fisiografia. En esta práctica se le propone una actividad individual que usted realizara en un ecosistema natural de la donde vive, reconociendo zona las características de su estructura y funcionamiento y, si existe los síntomas de deterioro ambiental. OBJETIVOS: Alfinalizar los alumnos deben ser capaces de: 1. Seleccionar un ecosistema natural. 2. Nombrar los elementos bióticos y abióticos que lo constituyen. 3. Nombren algunos de las condiciones que permite la supervivencia de los organismos en un ecosistema natural. 4. Enumere algunas de las relaciones que se establecen entre los individuos del ecosistema. 5. Mencionar algunas adaptaciones de los organismos en relaciones con las condiciones del medio físico en el cual se desarrollan. 6. Ubicar los organismos observados en nivel tróficos. 7. Identificar síntomas de deterioro ambiental. MATERIALES Y MÉTODOS: Aun cuando esta investigación es libre, en cuanto se refiere a la escogencia del ecosistema natural a estudiar, se le recomienda algunos materiales que le serán útiles para cumplir con los objetivos previstos y se le proponen los aspectos que deben ser cubiertos y presentados en su informe, el cual le será exigido la última semana de prácticas. Se le recomienda llevar los siguientesmateriales: Cinta métrica. Cuaderno. Cuchillo. Frasco con tapa. Pabilo o mecate. Palos de madera. Papel indicador de pH. / Termómetro. 1. Área de estudio: Seleccione el ecosistema a estudiar y delimite el área a considerar en cm o cm. Describa en el informe la ubicación del ecosistema escogidos (ciudad,estado y localidad) y el tipo de ecosistema (terrestre, acuático,sabana, etc.). 2. Factores abióticos del ecosistema: Describa (si es posible con medidas exacta), las condiciones especificas para cada uno de los siguientesfactores: a. Temperatura. b. Luz. c. Humedad del suelo. d. Humedad del aire. e. Tipo de suelo. f. Viento. g. Acidez. En su informe usted deberá seriarla los métodos o instrumentos usados para medir o estimar cada factor. 3. Factores bióticos: a. Microorganismos Sile es posible tomar muestra, coléctelas en frascos y tráigalas al laboratorio. Bajo el microscopio podría identificar los microorganismos que pudieran estar presentes. b. Vegetales Menciones las plantas presentes en el área de estudio, utilizando sus nombres vulgares. Si los conoce, identifíquelos por su nombre científicos. Utilizando la clave de la Practica N° 4 parte C, clasifique las plantas presente. Indique el tipo de planta predominante.  CONTAMINACION AMBIENTAL INTRODUCCIÓN: A medida que pasa el tiempo transcurre, el hombre desarrollacada vez más su capacidad de descubrir nuevos avances tecnológicos, muchos de los cuales, siendo por una parte beneficiosos, por otra están causando daños irrespirables al ecosistemas mundial, y en consecuencia al equilibrio vital de las especies que habitamos el planeta. A finalesde 1986, apareció en la prensa nacional e internacional,un informe publicado por un equipo de científicos canadienses y estadounidenses, acerca de la presencia de un "agujero"de varios kilómetros de diámetros en la capa estratosférica conocida como ozonosfera o capa de ozono (O;), la cual tiene gran importancia para la vida animal y vegetal de nuestro planeta, ya que la ozonósfera protege a la tierra de la radiación ultravioleta(UV)generada por el sol. Este "agujero" había sido detectado hace ya algunos años, pero lo que hace mas grave los acontecimientos es que en la actualidad es mayor el tamaño del diámetro de dicho espacio por el cual se introducen libremente los rayos ultravioleta, por lo que se puede deducir que los agentes destructores de la capa de ozono han ido en aumento. Dentro del grupo de los agentes destructores de la capa de ozono están los escapes de gases de los aviones a reacción que vuelan entre 20.000 y 25.0000 metros de altura, los gases que desprenden estos aviones contienen agua, dióxido de carbono, oxido de nitrógeno y materias en partículas: se calculan que una flota de 500 de estos aparatos podría aumentar entre un 50y 100 el contenido de agua en la estratósfera, lo que incidiría en su aumento medio de la superficie de la tierra en aproximadamente 0,2 °C, lo cual podría incidirsobre la destrucción de parte de la ozonósfera. Otros de los factores destructores de la capa de ozono y que actualmente en países como Estados Unidos, Canadá y varios países de Europa, están combatiendo las sociedades conservacionistas, es el de los gases propelentes de los aerosoles derivados de fluorurocrbonaos, los cuales son destructores por excelencia de la ozonósfera. Por todo lo expuesto, lo cual consideramos de gran importancia de estudio, te invitamos a conocer realizando un ejercicio de laboratorio acerca del efecto de los rayos ultravioletas sobre una población de organismos. EJERCICIODE LABORATORIO La exposición a la radiación podría ser fatala un organismo. Dentro de una especie cada organismo varía considerablemente en cuanto a la cantidad de radiación que puede tolerar. Por lo tanto, la forma más conveniente de describir el de la radiación sobre una determinada especie, es considerada la dosis letal efecto promedio. Tal dosis ha sido definida como "La cantidad de radiación que mataría justamente el 50% de los individuos de la muestra de una población. (La otra mitad de la población moriría solamente si la dosis de radiación fuera más grande que el promedio de dosis letal). El término LD 50 significa: "dosis letal para el 50% de la población". Con este experimento usted determinara la LD 50 para una población de células de levaduras. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar la realización de esta sesión de laboratorio los estudiantes estarán en capacidad de: 1. Establecer una relación entre la incidenciade la radiación ultravioleta (UV) y su efecto sobre el crecimiento de una población de levadura. 2. Establecer la dosis letal LD 50 para una población de levadura. 3. Establecer relaciones entre los resultados obtenidos en este ejercicio y lo que ocurriría de continuar el deterioro y destrucción de la ozonósfera. MATERIAL Y MÉTODOS: Agua destilada estéril. Capsulas de Petri estéril. Cilindrograduados o envase volumétrico de un litro. V Lámpara germicida de luz UV Levadura seca. Matraz (Erlemeyer) de un litro con tapón de algodón. Medio de Agar con papa y dextrosa o con jugo de uvas. V Pipetas estériles. Regla milimétrica. V Reloj con segundero o cronometro. En el laboratorio, el auxiliar le suministraráa cada grupo 10 capsulas de Petri con agar previamente preparado. Proceda a numerarla del I al 10. Proceda a pesar 0,75 g de levadura seca y añada a 1 litro de agua destilada estéril en un matraz. Tape con un algodón y agite para mezclar completamente. Viertacon una pipeta 5 ml de la suspensión de levadura en una capsula de petri estéril vacía. Utilizando la misma pipeta transfiera 0,I ml de la suspensión de levadura al agar de las capsulas de petri marcadas con 1 y 2. Extienda uniformemente la suspensión sobre la superficie del agar. Para lograrlo rote suavemente la placa describiendo un numero 8. NO EXPONGA ESTAS DOS PLACAS A LA RADIA CIÓN ULTRAVIOLETA (UV). Coloque la lámpara ultravioleta a 10 cm sobre la superficie de la mesa. Coloque la capsulas de petri que contiene los 5 ml de la suspensión de levadura bajo la lámpara. Enciéndala durante 5 segundos exactamente. PRECAUCIÓN:NO MIRE DIRECTAMENTE A LA LÁMPARA. LA LUZ ULTRAVIOLETA ES DAÑADA PARA LOS OJOS. Retire la suspensión de levadura de la exposición de la lámpara. Usando una pipeta limpia y estéril, como lo hizo en el paso 2, transfiera 0,1 ml de la suspensión de levadura irradia a la capsula con agar numero 3. Extienda como fue lo indicado anteriormente. Marque la tapa de la capsulas de petri indicando el tiempo de exposición (5 segundos).  En la misma forma irradie los 5 ml de suspensión de levadura por 10 segundos más. Las células de levadura han sido ahora expuestas a la radiación ultravioleta por 15 segundos. Añada 0,1 ml de suspensión de levadura irradiada a la capsula petri numero 4. Repita la irradiación de la muestra de levadura en exposición de 30 y 60 segundos y de 2, 5, 10 y 20 minutos. Añada 0,1 mlde la muestra irradiada a cada una de las diferentes capsula petri y márquelas de acuerdo al de exposición. tiempo Incube luego en la oscuridad a 25 °C,por 48 horas, las 10 placas de agar inoculadas. Durante dicho periodo cualquier célula sobreviviente se multiplicara suficientemente para que su colonia sean observadas a simple vista o utilizando lupa. A las 48 horas proceda a contar el número de colonias formadas en cada una de los cultivos irradiados. Considere que el número promedio de colonia en estos cultivos de control representa el 100 de supervivencia. Entonces proceda a comparar el número de colonias en cada cultivo irradiado con el número promedio de colonias en los cultivos no tratados, para encontrar el porcentaje de supervivientes. (Ciento por ciento menos el porcentaje de supervivientes, es el porcentaje de las células muertas por el tratamiento de irradiación). Prepare un grafico con el tiempo de exposición a la radiación sobre el eje horizontal (x) y el porcentaje de la población original muerta sobre el eje vertical (y). Tenga cuidado especial de colocar el que cada cuadro de papel milimetrado se supone que representa un tiempo sobre el eje horizontal. Recuerde cierto número de minutos o segundos; los puntos que representan 10 y 20 minutos, por lo tanto, estarán mucho mas separados que lospuntos que representan 10 y 30 segundos. Una lospuntos con una curva suave.