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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO INGENIERIA QUIMICA Ingeniería Ambiental Nombre: N° de Control: C17040889 Lozano Vidaña Alan David. Grupo: 4W Nombre de profesor: De La Peña Arellano Luis Armando 1 Índice Ecología........................................................................................................................... 2 Medio Ambiente ............................................................................................................... 2 Estructura básica ............................................................................................................. 3 Factores Bióticos y abióticos. .......................................................................................... 4 Flujos de energía ............................................................................................................. 5 Intercambio de materia y energía. ................................................................................... 6 La energía en los ecosistemas ........................................................................................ 7 Seres vivos como sistemas termodinámicos. .................................................................. 7 Procesos naturales irreversibles ...................................................................................... 7 Materia: un ciclo cerrado. ................................................................................................ 8 Clasificación de los seres vivos. ...................................................................................... 8 Microorganismos. ............................................................................................................ 9 Interacción de los microorganismos. ............................................................................... 9 Microorganismos en la Ingeniería Ambiental ................................................................. 10 Bibliografía ..................................................................................................................... 11 2 Ecología 2.Se puede definir la ecología como la ciencia que se encarga del análisis, comprensión y estudio de la relación que existe entre los organismos vivos y el ambiente en el que se localizan, acuñando que el medio ambiente no se trata solo de los beneficios que se obtienen ahí(siendo algunos ejemplos, maderas, productos de origen animal, campos de siembra o ganaderos, agua potable, etc.), sino que también abarca componentes tales factores físicos, biológicos, sociales y tecnológicos que puedan afectar a los seres vivientes que residen en estos lugares y, actualmente, podemos decir que también comprende la manera en cómo es que el comportamiento y procesos humanos afectan la vida silvestre, o que incluso tengan influencia en los componentes antes descritos, pues bien, sabemos que una de las grandes capacidades humanas es la de transformar el ambiente en el que se desarrolla a su favor dando lugar a grandes urbes, zonas industriales e incluso a zonas artificiales. Siendo la siguiente, una de las definiciones más conocidas: “Estudia científicamente las interacciones que regulan la distribución y la abundancia de los organismos, tratando de explicar dónde, en qué cantidades y porqué los organismos se encuentran en un lugar determinado.”- Charles Krebs (1985) Medio Ambiente 1.El término "medio ambiente" no se encuentra totalmente definido, sin embargo, su uso se ha implementado para referirse a las misas cosas, fauna, clima, vegetación, y sus ecosistemas. La ONU le da la siguiente definición: “un sistema formado por elementos naturales y artificiales que están interrelacionados y que son modificados por la acción humana. Se trata del entorno que condiciona la forma de vida de la sociedad y que incluye valores naturales, sociales y culturales que existen en un lugar y momento determinado”. 3 Teniendo en cuenta que son los factores físicos (clima y geología) como objetos generados por los humanos de manera simbólica, biológicos (poblaciones humanas, agua, flora y fauna) y socioeconómicos (laborales, urbanos) que conforman y le dan su significado al medio ambiente, siendo, el cuidado del mismo, de suma importancia tanto como para las generaciones futuras como para los organismos que habitan estos lugares. Estructura básica Especie: 4.Se conforma por una aglomeración de organismos que comparten rasgos y características similares, siendo un requisito, que estos individuos puedan generar descendencia no híbrida para su conservación, se dice que en la actualidad se han identificado al menos 1.9 millones de especies repartidos alrededor del mundo. Comunidad: 2.Es bien conocido que las poblaciones no viven de manera aislada, pues estos individuos tienden a convivir y relacionarse con su ambiente para sobrevivir, se esta manera, la comunidad se conoce como la acumulación de especies que tienen una relación entre sí. Ecosistema: 2.Se define principalmente por la interacción de la biocenosis (organismos) y el biotopo (medio físico) en el que se desarrollan, dando paso a una unidad ecológica determinada por el espacio y tiempo. Siendo que un ecosistema no tiene un límite exacto y que, además, no pueda existir un ecosistema completamente estático. Hábitat: 5.Zona física con características específicas que es habitada por una comunidad determinada de organismos, tales como animales, hongos, plantas, etc. Se trata de un ambiente en el cual estos organismos puedan desarrollarse sin problemas debido a sus propiedades ambientales. Nicho: 6.Hace referencia a la táctica empleada por una especie en específico para su supervivencia. Incluido en el concepto el alimentarse, la manera en que caza y en la que 4 evita ser cazado, además de la competencia que tiene con otras especies. Básicamente, Las acciones que desempeña en su hábitat. Ecológico: Aunque es difícil del definir, cuando se habla de ecológico de refiere a acciones o comportamientos que integran ideales acerca de la conservación del medio ambiente o, en consecuencia, de los recursos que se obtienen de este. Por lo general, se aplica a procesos industriales, pues estos suelen afectar de manera directa los ecosistemas. Factores Bióticos y abióticos. Bióticos: Se le denomina de esta manera a aquellos seres vivientes que interactúan entre sí y que habitan dentro del medio ambiente. Normalmente se dividen en reinos de la siguiente manera: o Reino Animalia: Cannis Lupus baileyi (Lobo Mexicano) o Reino Plantae: Ficus benghalensis (Árbol Baniano) o Reino Fungi: Hydnellum peckii (Hongo que sangra, Fig. 1) o Reino Monera: Escherichia coli (E-coli) o Reino protista: Tripanosoma cruzi (Pequeño parásito) Abióticos: Esta clasificación puede dividirse en dos partes, siendo aquellos factores que ejercen efectos físicos y los que afectan el ambiente con factores químicos. Los factores con efectos físicos están relacionados con las especies, por ejemplo, el agua, luz solar, condiciones atmosféricas, además de la latitud y altitud. Es preciso mencionar que la atmosfera forma parte de esta clasificación puesto que dentro de esta suceden muchos de los efectos meteorológicos y además de algunos ciclos de la naturaleza importante, por mencionar algunos, ciclo del agua, ciclo del fosforo, ciclo del nitrógeno, etc. Fig. 1 – Hongo que sangra B.Baldassari / Wikimedia Commons 5 Flujos de energía Nivel trófico. Se le denomina de esta manera a la posición en la que se encuentra una especia dentro de una cadena trófica, según sea el alimento que constituya su dieta principal. Esta clasificación se divide en cuatro niveles de la siguiente manera: Nivel Trófico Donde consigue alimento Ejemplo 1er NivelTrófico: Productor Produce su propio alimento Las plantas producen alimento 2do Nivel Trófico: Consumidor Primario Consume productores Los conejos comen semillas y frutos de plantas 3er Nivel Trófico: Consumidor Secundario Consume consumidores primarios Los zorros comen ratones 4to Nivel Trófico: Consumidor Terciario Consume consumidores secundarios Los Buitres consumen los restos del zorro Cadena trófica. Tiene como finalidad mostrar una forma en la que la energía fluye en el medio ambiente y por lo general se muestra en un simple diagrama (Fig. 2). Fig. 2 , ejemplo de cadena trófica Foto por: Tomas Ignacio Marina https://www.researchgate.net/profile/Tomas_Marina2 6 Red Trófica. Son diagramas con una dificultad mayor que la mostrada en las cadenas alimentarias. ya que estas últimas no muestran de forma total, la manera en que la energía se transmite dentro de un ecosistema. Pues estamos hablando de cadenas tróficas sobrepuestas. (Fig. 3) Intercambio de materia y energía. Dentro de una misma cadena trófica, podemos ubicar organismos cuyas actividades son imprescindibles para los procesos biológicos de los ecosistemas y se trata de aquellos que consumen principalmente detritos reduciéndolos a partículas más básicas como el bióxido de carbono, agua, minerales y moléculas orgánicas para poder ser reintroducidos a la atmosfera o el suelo. Se trata de básicamente especies microscópicas de los reinos Fungi (hongos pequeños), monera (bacterias descomponedores) y protista, los cuales obtienen los detritos a partir de desperdicios, hojas desprendidas y esencialmente, cadáveres. Fig. 3 7 La energía en los ecosistemas Tal como se menciona, la vida en la tierra se activa gracias a la actividad solar, siendo el sol el principal proveedor de energía para la tierra , la cual sucede por la transmutación del hidrogeno en helio, liberando en el proceso una cantidad inconmensurable de energía proyectada hasta la Tierra, de la cuál, es reducida a una pequeña fracción por los procesos internos de la misma, resultando en que solo un 3% , del 1% que queda dentro de la atmosfera, sea aprovechado por el primer nivel trófico, lo correspondiente a las especies productoras( autótrofos), que son por lo general especies pertenecientes al reino Plantae y que por medio de la fotosíntesis logran convertir componentes inorgánicos en materia orgánica, dando lugar a complejas moléculas generadoras de vida. Se puede decir que son los encargados de producir energía para sí mismos como para casi todo el resto de la cadena trófica. Seres vivos como sistemas termodinámicos. Esto es cierto pues como se sabe, un sistema abierto es aquel que se distingue por el cambio de energía que existe entre el sistema y el medio que le rodea. Teniendo en cuenta esta definición, esta aplica también para los seres vivos, ya que existe un intercambio entre el ser viviente y el ambiente en el que se desarrolla, ya que obtienen la materia y energía para luego transformarla en nuevos materiales. De esta manera, estas transformaciones que hace el ser vivo dentro de sí(metabolismo) le permitirán realizar diferentes actividades, entre ellas crecer y reproducirse, liberando con el tiempo desechos y energía en forma de calor, completando así el ciclo. Procesos naturales irreversibles En esta ocasión, se incluye el término irreversibilidad, que, en el caso de la termodinámica, un proceso irreversible es aquel que contiene un inicio y un final, sufriendo en el proceso un cambio químico o físico que modificó su estructura en un tiempo determinado y no podrá volver a ser lo mismo, tal es el caso de la combustión. Pues esto aplica en un ecosistema, ya que los metabolismos de cada organismo que contribuye en una cadena o cadenas tróficas, funcionan de manera distinta, no es lo 8 mismo transformar luz solar y minerales en azúcares, que transformar materia orgánica en ATP, pues es por el cambio en la estructura de estos materiales lo que les da su irreversibilidad. Materia: un ciclo cerrado. Esto es cierto pues un ciclo cerrado el sistema no interactúa mas que en sí mismo. Todos los organismos adquieren su energía a partir de su alimentación para continuar con sus funciones vitales. Pues en las cadenas tróficas la energía y la materia se transfiere de un organismo a otro, perdiendo en el proceso una buena parte de la energía inicial en forma de calor. Sin embargo, la materia siempre va a ser la misma, pues, aunque haya sido digerida y transformada en energía y desechos fecales, habrá organismos que conviertan estos desechos en minerales aprovechables por las plantas que iniciarán de nuevo este ciclo. Clasificación de los seres vivos. Autótrofos: Capaces de crear su propia energía a partir de compuestos como CO2 tales como las cianobacterias y las plantas, pertenecen a los fotótrofos, donde su principal fuente de energía es la del sol. Heterótrofos: Pertenecen a los fotótrofos, sin embargo, estos organismos necesitan de materia orgánica producida a partir de terceros, ya que no la pueden producir en sí mismos, siendo el caso de los animales y humanos. Litotrofos: Donde su principal fuente de energía proviene de compuestos inorgánicos sin necesidad de luz solar, como es el caso de la bacteria del hidrogeno. Organotrofos: Al igual que los litotrofos, pertenecen a una clasificación conocida como quimiotrofo, donde la fuente de energía proviene de compuestos químicos, estos organismos en particular adquieren su energía de compuestos orgánicos, como es el caso de los protozoarios, la mayoría de las procariotas y las eucariotas no fototróficos. 9 Microorganismos. Estos organismos se dividen de la siguiente manera: Las células procariotas son aquellos organismos que conforman su dieta a base de componentes orgánicos, pertenecientes a la clasificación de quimiótrofos, eso quiere decir que no incluye algún proceso relacionado con la luz en su metabolismo. Las células eucariotas, por su parte, se alimentan de compuestos inorgánicos, en los que los procesos de oxidación son necesarios. Algunos de los procesos de oxidación mas comunes es el del hidrogeno, nitrógeno, azufre y Hierro. Por parte de los virus, realmente no tienen una clasificación precisa, pues ni siquiera se les considera un ser vivo, siendo tan solo un ente el cual logra persistir en la naturaleza debido a una clase de simbiosis Interacción de los microorganismos. Todos los organismos interactúan con el ambiente en el que se desempeñan, por lo tanto, los microorganismos no son la excepción, pero, aunque no lo parezca por sus dimensiones, tienen tareas por demás importantes pues, por su parte, son estos seres los que se encargan de la descomposición y reintegración de los compuestos orgánicos a la naturaleza, cumpliendo así el ciclo de la materia en la naturaleza, cosa que no es sencilla, pues hasta donde sabemos, otros organismos no lo consiguen. Se puede decir que los virus, aun con su mala fama, juegan un papel importante en la regulación de las poblaciones, pues se dice que todo se encuentra en equilibrio, el volumen de nutrientes que absorben las plantas es el mismos que el de la materia descompuesta por los microorganismos; hay que recordar que el hecho de que uno de estos dos factores sea 10 mayor que el otro, representa un peligro tanto para el equilibrio ecológico, como también para la vida silvestre de estas zonas. Microorganismos en la Ingeniería Ambiental Como se ha dicho antes, en el ambiente existen algunos microorganismos capaces de alimentarse a base de sustancias inorgánicas como orgánicas y, de hecho, no es raro encontrar microorganismos en procesos industriales, pues es bien sabido que la producción de cerveza es a base de la fermentación de la cebada, obteniéndose gracias a las levaduras queconvierten los azúcares en alcoholes. En el caso de la ingeniería ambiental, el uso de microorganismos es fundamental e incluso se pudiera considerar algo revolucionario, pues existen procesos llamados de biorremediación, cuya finalidad es la de regresar, a su condición natural, aquellos lugares en donde los contaminantes han rebasado el límite permitido, como es el caso de los aceites a base de petróleo, combustibles y por minerales pesados (plomo, hierro, mercurio etc.). Estos procesos son realmente variados, pero predominan aquellos donde se estimula la eliminación de estos contaminantes a base de microorganismos. 11 Bibliografía 1.-Valor Compartido. (junio 11,2020). ¿A qué nos referimos cuando hablamos de Medio Ambiente? 11/09/2020, de Valor Compartido Sitio web: https://www.valor- compartido.com/a-que-nos-referimos-cuando-hablamos-de-medio-ambiente/ 2.- Raúl Calixto Flores, Lucila Herrera Reyes. (2012). Ecología y medio ambiente. México, D.F.: Cengage Learning Editores, S.A. de C.V. 3.- Krebs, Charles. Ecología. Estudio de la distribución y la abundancia. México. 1985. Harla 4.- María Estela Raffino. (2020). ESPECIE. 20 de julio, de Concepto.de Sitio web: https://concepto.de/especie/ 5.- María Estela Raffino. (2020). HÁBITAT. 20 de julio, de Concepto.de Sitio web: https://concepto.de/habitat/ 6.- María Victoria Coppini. (2017). Hábitat y nicho ecológico ¿En qué se diferencian? May 15, de Geo Innova Sitio web: https://geoinnova.org/blog-territorio/habitat-nicho-ecologico/ 7.- CK-12. (2016). Flujo de Energía en los Ecosistemas. 17 ene., de CK-12 Sitio web: https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-de-ciencias-de-la-tierra-grados-6-8-en- espa%c3%b1ol/section/11.15/ 8.- CK-12. (2015). Niveles tróficos. 15 Nov, de CK-12 Sitio web: https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-biolog%c3%ada/section/6.4/ 9.- Francisco Gálvez Prada. (10 octubre, 2017). Clasificación de los seres vivos según fuente de energía y materia. 11/09/2020, de Hidden Nature Sitio web: https://www.hidden- nature.com/clasificacion-de-los-seres-vivos-segun-fuente-de-energia-y-materia/ https://www.valor-compartido.com/a-que-nos-referimos-cuando-hablamos-de-medio-ambiente/ https://www.valor-compartido.com/a-que-nos-referimos-cuando-hablamos-de-medio-ambiente/ https://concepto.de/especie/ https://concepto.de/habitat/ https://geoinnova.org/blog-territorio/habitat-nicho-ecologico/ https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-de-ciencias-de-la-tierra-grados-6-8-en-espa%c3%b1ol/section/11.15/ https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-de-ciencias-de-la-tierra-grados-6-8-en-espa%c3%b1ol/section/11.15/ https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-biolog%c3%ada/section/6.4/ https://www.hidden-nature.com/clasificacion-de-los-seres-vivos-segun-fuente-de-energia-y-materia/ https://www.hidden-nature.com/clasificacion-de-los-seres-vivos-segun-fuente-de-energia-y-materia/
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