Tema 1 ECOSISTEMAs TECNICATURA 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN. FACULTAD DE AGRONOMÍA Y ZOOTECNIA. Tecnicatura 2014. 1. TEMA 1. El Ambiente como objeto de estudio.
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TEMA 1 El Ambiente como objeto de estudio

CALIDAD AMBIENTAL ECOSISTEMAS - AGROECOSISTEMAS Dra. Ing. Agr. Silvia Constanza Guillén

Medio Ambiente Se entiende como ambiente a la combinación de todos los seres y factores externos al individuo o a la población que se esté considerando. Suele llamárselo también entorno o medio ambiente (MA). Cuando se trata del ambiente humano, se lo describe como un sistema de elementos abióticos, bióticos, socio-económicos, culturales y estéticos que interactúan entre sí, con los individuos y con la comunidad determinando su relación y sobrevivencia. De ese modo el ambiente humano está constituido por el hombre, su cultura y organización social junto al suelo, agua, aire, energía, fauna y flora y su organización natural. Con respecto a esto último se puede puntualizar que la materia se organiza en niveles que son unidades naturales que tienen una jerarquía, la cual va de mayor a menor complejidad.

Calidad Ambiental La calidad ambiental es el mérito para que la esencia del medio y su estructura actual se conserven. Este término está íntimamente asociado a los conceptos de sostenibilidad y de calidad de vida. El primero se desarrollará en el tema 2 y con respecto a la calidad de vida podemos concertar que es una construcción compleja y multifactorial sobre la que pueden 1

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desarrollarse algunas formas de medida objetivas a través de una serie de indicadores, pero donde tiene un importante peso la vivencia que el sujeto pueda tener de sí mismo. La calidad de vida se puede decir que: "por encima de un nivel de vida mínimo, el determinante de la calidad de vida individual es el "ajuste" o la "coincidencia" entre las características de la situación (de existencia y oportunidades) y las expectativas, capacidades y necesidades del individuo, tal y como él mismo las percibe. Para poder alcanzar una cierta calidad de vida es requisito indispensable contar con una calidad ambiental. Ecosistemas Los ecosistemas en general, y particularmente los ecosistemas terrestres, han sido el sustento de las poblaciones humanas proveyéndolas de bienes como alimentos, madera para construcción, leña, papel y fibras para telas. Como así también los servicios ambientales como: autodepuración del aire, suelo y agua, la generación y conservación de los suelos, descomposición de los desechos, ciclaje y movimiento de nutrimentos, protección de costas y márgenes de cursos de agua, etc. El gran crecimiento poblacional, acompañado por el intenso desarrollo industrial y urbano, ha producido una importantísima transformación de estos ecosistemas terrestres y también de los acuáticos. Numerosos ecosistemas fueron degradadas o transformadas para producciones agrícolas, ganaderas, forestales, urbanas, etc. Lo que ha llevado a una degradación de los mismos, con perdidas de especies y de servicios ambientales muy importantes. Para estudiar los procesos y las posibles mejoras y restauraciones de espacio degradados y sobre todo para no continuar con la degradación de los recursos naturales, se han desarrollado disciplinas que estudian y proponen formas de mejorar los ecosistemas tanto naturales como antropizados. La teoría general de sistemas es una filosofía y una metodología para pensar y razonar en forma holística. La Ecología cuyo objeto es el estudio de las relaciones de los organismos con el medio en todos sus niveles, lo hace desde un enfoque sistémico. Sistema es un número de “cosas” ensambladas para realizar una función; por lo tanto queda definido por las distintas partes y sus conexiones. La interdependencia entre sus partes hace que se distinga un sistema de una simple colección de objetos. Se dice que un sistema se caracteriza porque sus componentes están arreglados de una manera específica para cumplir con un propósito específico dentro de los límites definidos, de modo que conforman un todo. El término ecosistema fue usado por primera vez en 1935 por Tansley para describir un complejo de todos los organismos y su medio en un sitio dado. Sin embargo la idea de un complejo ecológico es más remota, siendo adaptada posteriormente por los ecologistas. Lindemam (1942), por primera vez dice que un ecosistema es un sistema constituido por varios compartimientos. Estos compartimientos son denominados niveles tróficos (de alimentación) e incluyen los organismos productores (plantas verdes), consumidores (primarios, secundarios, etc.) y descomponedores. Se establece además que la energía es transferida entre estos diferentes compartimientos. Fue Odum en 1963 quien conceptuó al ecosistema como una unidad funcional básica de la naturaleza que incluye componentes vivos y no vivos, cada uno interactuando con los otros e influenciando en sus propiedades, siendo ambos necesarios para mantener el 2

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desenvolvimiento del sistema. De este modo un ecosistema puede ser visualizado como una serie de componentes: poblaciones de especies, materia orgánica, nutrientes, minerales primarios y secundarios y gases atmosféricos ligados todos por la trama alimentaria, ciclaje de nutrientes y flujo de energía. Al ecosistema se lo puede dividir en partes denominadas como factores de hábitat, que pueden ser clasificados en factores climáticos, edáficos, bióticos, fisiográficos y humanos. Otra forma para estudiar al ecosistema es la separación de los organismos vivos o porción biótica (biocenosis) de los componentes no vivos o porción abiótica (biotopo). En un ecosistema la estructura es la forma en que aparecen dispuestos sus componentes y las características que lo definen en un momento dado: componentes inertes, número de especies, abundancia de las mismas, etc. Para estudiar la estructura se analizan los elementos del ecosistema. Los elementos son: componentes interacción entre componentes entradas y salidas límites Los límites de los ecosistemas son difusos, imprecisos, son establecidos artificialmente para facilitar su estudio o su manejo. Los límites están dados por el tipo y la intensidad de la relaciones. Los componentes con interrelaciones fuertes y directas pertenecen al ecosistema, aquellos componentes relacionados más débilmente o indirectamente pertenecerán a ecosistemas adyacentes. Las entradas constituyen los aportes externos al sistema que condicionan el funcionamiento del mismo: energía solar, gases atmosféricos, nutrientes, otros tipos de energía, información, etc. Por salidas se entiende al remanente de la actividad del ecosistema: calor, gases, producción agrícola, información, etc. Los componentes, como vimos anteriormente, se pueden clasificar en: Componentes bióticos: plantas verdes, animales, bacterias y microorganismos. Componentes abióticos: CO2, O2, H2O, elementos y sales minerales y energía provista como energía radiante por el sol. Estos componentes están ordenados funcionalmente, estableciéndose relaciones entre ellos, entre los que se pueden citar: alimentación, reproducción, parasitismo, competencia, etc. El funcionamiento del ecosistema puede ser caracterizado a través del flujo de energía y circulación de la materia a través de ciclos biogeoquímicos. Entre los principales ecosistemas del mundo se pueden citar a los terrestres (desiertos, bosques, tundra) y acuáticos (océanos, estuarios, lagos y ríos, humedales: ciénagas de agua dulce, marismas y pantanos), los cuales están en diferente grado, alterados por el hombre. 3

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Dentro de los sistemas con mayor grado de modificación están los agroecosistemas y los sistemas urbanos. La producción de alimentos está asociada a un gran número de sistemas, desde la producción primaria (agroecosistemas), el transporte, la industrialización, los sistemas de gestión ambiental, etc. En el gráfico siguiente se sintetizan diferentes subsistemas en un gran sistema de producción de alimentos.

Integración vertical de agricultura grano/pasturas para producción intensiva y procesamiento industrial de leche, producción de bioenergía, gestión ambiental y cadena de transporte hasta las góndolas.

Agroecosistemas Se considera como agroecosistema a un ecosistema en el cual existe un ambiente físico en donde se desarrolla una comunidad con, por lo menos, una población con utilidad agrícola. La comunidad incluye normalmente poblaciones de plantas y animales donde coexisten especies 4

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de interés comercial con otras silvestres como malezas, plagas, enemigos naturales, entre otros. En todo agroecosistema el hombre es el que desempeña un papel importante por su intervención a través de las decisiones permanentes que realiza sobre dicho sistema. En términos generales, según el tipo de producción se pueden clasificar a los agroecosistemas en: Agrícolas, con subsistema de cultivos (anuales, perennes, forestales) Ganaderos, con subsistema de animales Agrícola-ganadero, con subsistemas de plantas y animales

En forma sencilla se puede esquematizar un agroecosistema como se muestra en la figura siguiente:

El análisis puede ser más detallado como puede verse en la figura siguiente donde se representan más de un agroecosistema conviviendo con sistemas naturales y específicamente en el gráfico de un agroecosistema como el que se desarrolla al final del texto.

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Estructura y función del agroecosistema Como todo sistema, un agroecosistema tiene sus componentes (entre los que están las plantas y los animales), los componentes del ambiente que interactúan con las poblaciones de la comunidad, los límites, las entradas y salidas. Los componentes se pueden dividir en conjuntos que actúan como una unidad a los que se les llama subsistemas. Los componentes interactúan y funcionan como un sistema. Dados los flujos de energía y los intercambios de materia e información entre los diferentes subsistemas, el agroecosistema funciona en forma dinámica. Flujo Energético En los ecosistemas, como se mencionó anteriormente, se produce un flujo de energía y un ciclaje de la materia; se establece así una estructura trófica dentro del sistema, según la cual, los componentes bióticos se clasifican en categorías de organismos: Productores: organismos capaces de fotosintetizar Consumidores: organismos que toman la materia y la energía fijadas por los productores Degradadores o descomponedores: se alimentan de organismos muertos y sus productos Los componentes bióticos forman una cadena por la que circulan los alimentos del ecosistema, llamada cadena alimentaria o cadena trófica, siendo cada eslabón de la cadena un nivel 6

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trófico. Podríamos imaginar un número infinito de eslabones en la cadena alimentaria, pero debido a la gran disipación de energía que se produce al pasar de un eslabón a otro, su número es muy reducido y generalmente las cadenas tróficas son muy cortas. Se pueden distinguir tres tipos de cadenas: predatoria, parasítaria y saprofítica. Generalmente las cadenas alimentarias tienen tramos de cadenas predatorias, seguidas de tramos parasitarios o viceversa y todas llegan a cadenas saprofíticas. Además, en un sistema puede haber varias cadenas tróficas y dentro de ellas las plantas siempre forman el primer eslabón. El funcionamiento del ecosistema puede ser caracterizado a través del flujo energético y circulación de la materia (ciclos biogeoquímicos). La transferencia de energía que ocurre de unos componentes vivos a otros, desde las plantas a los descomponedores, se la puede ver como un ingreso directo en forma de radiación solar, saliendo de las cadenas de transferencia en forma de calor. La materia sirve de vehículo a este flujo de energía y se transforma continuamente en el sistema mediante reacciones de oxido-reducción. Cuando la materia se reduce puede almacenar energía y cuando se oxida, la libera. De ese modo siempre ocurre un flujo desde una fuente, el sol, y un sumidero que es el espacio, proceso donde se verifican los principios de la termodinámica y donde los organismos participan como eslabones de una cadena. Una pequeña parte de la energía que llega del sol es captada por las plantas, convirtiéndola en energía química bajo la forma de hidratos de carbono y otros compuestos orgánicos, mediante el proceso de fotosíntesis. El depósito de energía de los productores es por un lado el depósito de alimentos de los herbívoros y por otro el depósito de materia orgánica muerta, que sirve de alimentos a los degradadores. Asimismo el depósito almacenado por los herbívoros es en parte alimento de los carnívoros y el resto forma parte del depósito de materia orgánica muerta. Lo mismo ocurre en los siguientes niveles tróficos. La materia orgánica muerta se descompone y cierta parte queda bloqueada en los depósitos de combustibles fósiles, que puede ser liberada cuando se produce la combustión de los mismos. Cualquiera que sea el ecosistema estudiado, siempre se trata de un problema de elaboración, circulación, acumulación y transformación de materia (energía potencial) por acción de seres vivos y de su metabolismo. Ciclo de la Materia Ciertos elementos químicos son indispensables para mantener vivos a los organismos. Elementos como el carbono (C), nitrógeno (N2), hidrógeno (H), y oxígeno (O2), se necesitan en grandes cantidades, mientras que otros se necesitan en cantidades menores. Estos elementos circulan en la biosfera a través de vías características, pasando del ambiente a los organismos y volviendo otra vez al MA, estas vías más o menos circulares se conocen como ciclos. Un ciclo biogeoquímico es un circuito que recorre una sustancia inorgánica a través de un ecosistema. Esas sustancias inorgánicas pueden ser agua, carbono, nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, calcio, sodio, cloro, y en menor proporción, elementos como el hierro y cobalto. El concepto de ciclos biogeoquímicos se referirse a las trayectorias de los elementos químicos entre los organismos y el ambiente, es decir, entre los componentes bióticos y abióticos de la biosfera. Los elementos siguen un comportamiento general de su reciclado en el ecosistema. En él se distinguen compartimentos donde los elementos se mueven por procesos 7

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metabólicos como la fotosíntesis, respiración, excreción y procesos del ambiente como erosión, combustión, lixiviación, etc. Los elementos se reciclan rápidamente en algunas fases y con mayor lentitud en otras; algunos organismos acumulan ciertos elementos y compuestos a partir del ambiente y es lo que se conoce como bioacumulación. Cuando las cargas son muy altas en relación con las concentraciones externas se la llama bioconcentración. Los ciclos biogeoquímicos se dividen en dos tipos según sea el sumidero correspondiente: 1. Ciclos gaseosos - el depósito está en la atmósfera o hidrosfera (mar), tienden a estar siempre en circulación y se pueden considerar relativamente perfectos: nitrógeno (N2), carbono (C), oxígeno (O2). 2. Ciclos sedimentarios - el depósito está en la corteza de la tierra. Comprende elementos como el fósforo (P) y el hierro (Fe), entre otros, que son más vulnerables por parte de perturbaciones locales, porque la gran masa del material se encuentra en un depósito relativamente inactivo e inmóvil en la corteza terrestre. También se los clasifica en Ciclos locales y Ciclos globales. Por la actividad humana, como la combustión de los combustibles fósiles, utilización de los elementos en las actividades productivas, los ciclos se ven alterados en diferentes puntos. Así, por ejemplo, se está devolviendo CO2 a la atmósfera, factor que interviene en dos procesos globales muy importantes como son el cambio climático y el efecto invernadero.

del mismo modo en que los elementos de ciclan, el agua y las moléculas sintetizadas por el hombre tienen su ciclo y es fundamental su conocimiento para la comprensión de los procesos de contaminación. Práctico: aplicar el análisis de sistema, realizando un esquema, de una agroindustria de la región. Incluir la mayor cantidad de elementos y variables. Bibliografía BEGON, M; J. L. HARPER; C. R. TOWNSEND. 1999. Ecología. 3ra Edición. Ed. Omega. España. 1148. BROCK.1999. Biología de los Microorganismos. Cap. 14 Ecología COLIVAUX, P. 1986. Introducción a la Ecología. Ed. Limusa, México. 679 p. COYNE, M. 2000. Microbiología del Suelo: Un Enfoque Exploratorio. Ed. Paraninfo. España. 416 p. DÍAZ PINEDA, F. 1993. Ecología I. Ambiente físico y organismos vivos. Colección Ciencias de la Vida. Ed. Síntesis. Madrid – España.155 p DUVIGNEAUD, P. 1981. La Síntesis Ecológica. Ed. Alhambra. Madrid. FUENTES, E. 1989. Ecología: Introducción ala Teoría de Poblaciones y Comunidades. Ediciones Universidad Católica de Chile. 281 p. HART, R. D. 1985. Conceptos básicos sobre agroecosistemas. Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza. Turrialba, Costa Rica. 159 p. LEWIS, P - La Biósfera y sus Ecosistemas - Una introducción a la Ecología 8

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MARGALEF, R. 1986. Ecología. Ed. Omega. Barcelona. 951 p. MEDINA, F. y J. VIDAL. 1982. Los Ciclos Biogeoquímicos. Serie Didáctica Nº 60. FAc. de Agronomía y Zootecnia. Universidad Nacional de Tucumán. ODUM, E. 1984. Ecología. Nueva Editorial Interamericana. México. Ed. Edición. 639 p. RICKLEFS, R. E. 2001. Invitación a la Ecología. La Economía de la Naturaleza. 4ta Edición. Ed. Médica Panamericana. España. 692 p. RODRIGUEZ, J. 2001. Ecología. Ed. Pirámide. España. 411 p. SMITH, R. L.; T.M. SMITH. 2001. Ecología. 4ta Edición. Ed. Addison Wesley. España. 642 p.

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Estructura y Función de un Agroecosistema Entrega de materia Interacciones Sistema

AGROQUÍMICOS SEMILLAS

SUBSISTEMA MALEZAS

SUBSISTEMA ENEMIGOS NATURALES

SUBSISTEMA PLAGAS Y ENFERMEDADES

MANO DE OBRA

PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

ENERGÍA

PRODUCCIÓN GANADERA

AGUA DE RIEGO

SUBSISTEMA AGRICOLA 1

SUBSISTEMA AGRÓCOLA 2

SUBSISTEMA GANADERO

GANADO

PLAGAS Y ENFERMEDADES, MALEZAS, ENEMIGOS NATURALES

INFORMACIÓN

GASES SUBSISTEMA RIEGO

SUBSISTEMA DERIVADOS GANADEROS

SUSBISTEMA SUELO

PLAGAS

DESECHOS

LIXIVIACIÓN DE NUTRIENTES

LIXIVIACIÓN DE AGROQUÍMICOS

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