Unidad 1
Introducción al estudio de los sistemas ecológicos
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Objetivo
Objetivo
Caracterizar el objeto, historia, enfoques y aportaciones de la Ecología, en sus diferentes niveles de organización, para discutir los mecanismos mediante los cuales funciona la naturaleza, así como los principios que de ello se derivan y puedan ser aplicables en el diseño de sistemas sostenibles de producción agrícola.
Contenidos
Contenidos
1. Visión general y organización del curso
2. Objeto, historia y áreas de influencia de la ecología
3. Enfoque de sistemas y ecología: propiedades generales de los sistemas ecológicos
4. Importancia y aportes del enfoque ecológico en la agricultura
1. Visión general y organización del curso
1. Visión general y organización del curso
42_3_ECOLOGIA.pdf2. Objeto, historia y áreas de influencia de la ecología
2. Objeto, historia y áreas de influencia de la ecología
A continuación viene una explicación que dan Bermudez & De Longhi (2008) y Milián-Reyes (2007) alrededor del concepto de ecología.
Sus raíces pueden remontarse hacia el 300 a. C. a partir de los escritos de Aristóteles y Theophrastus, que expresan su interés por comprender las relaciones complejas entre los organismos y entre estos y su ambiente.
Armonía ecológica = Equilibrio de la naturaleza
En un primer momento histórico manifestó un carácter descriptivo. En el siglo XVIII su principal preocupación era clasificar a los seres vivos en un sistema taxonómico.
Tribus primitivas
Dependían de la caz, la pesca y la recolección, necesitaban conocimientos detallados sobre dónde y cuando buscar.
Agricultura y ganadería
Necesidad de aprender sobre la ecología práctica de plantas y animales domésticos.
Estudiosos de la historia natural y la ecología humana
Precisaron los conceptos de la Ecología y aportaron un marco analítico.
Graunt 1662 - describió a las poblaciones humanas en términos cuantitativos
Cole 1958 - medición de la natalidad y moralidad, proporción de hembras y machos, estructura de los grupos de edad
Buffon 1975 - poblaciones de seres humanos, animales y plantas sujetos a los mismos fenómenos.
Malthus - la reproducción finalmente queda limitada por la producción de alimentos.
Darwin - los utilizó como uno de los fundamentos de su teoría de la selección natural.
Primeros logros de la ecología provinieron de la agricultura, pesca y medicina aplicada
Trabajos relativos a plagas de insectos que atacan los cultivos.
Edward Forbes 1844 - distribución de animales en las aguas costeras. Advirtió el aspectos dinámico de las interrelaciones de los organismos. "El lago como microcosmos".
Warming 1895-1909 - estructura de las comunidades de plantas y las asociaciones de especies.
La palabra "ecología", fue utilizada por primera vez en 1869 por Ernest Haeckel para describir el estudio científico de las interacciones entre los organismos y su medio ambiente.
Comenzó la consolidación de la Ecología como una rama de la biología, que emplea el método científico.
En la década de 1960 se consideró a la Ecología como una ciencia importante.
"Al igual que estamos limitados por las leyes de la física al construir aeronaves y puentes, lo debemos estar por lo principios de la Ecología al modificar el medio ambiente"
La palabra “Ecología” proviene de los vocablos griegos, “oikos” y “logos”, que significan casa y ciencia, respectivamente. Como "el estudio del ambiente natural y de las relaciones entre organismos y sus alrededores".
Conduce desde sus orígenes al concepto de economía, como una preocupación responsable de adquirir y administrar aquellos bienes necesarios para gobernar la cada, de manera que sus habitantes posean la oportunidad de vivir dignamente.
La esencia de la Ecología se encuentra en la infinidad de mecanismos abióticos y bióticos e interrelaciones implicadas en el movimiento de energía y nutrientes, que regulan la estructura y la dinámica de la población y de la comunidad.
A. Macfadyen: “La Ecología se ocupa de las interrelaciones que existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y sus ambientes, y estos se estudian con la idea de descubrir los principios que regulan
"... la investigación de todas las relaciones de los animales con el medio ambiente inorgánico y orgánico, incluyendo sobretodo las relaciones positivas y negativas con aquellos animales y plantas con los que interactúa directa o indirectamente, es la Oecología...".
Paradigmas de la ecología
Asociado a los planteamientos de la demografía: se enfoca en los organismos. (Ecología es “el estudio científico de las interacciones que determinan la distribución y la abundancia de los organismos”.)
Enfocada hacia las relaciones funcionales como los ecosistemas. Como: “la ecología es el estudio de la relación de los organismos o agrupaciones de organismos con su ambiente”.
Esta ciencia adopta metodologías y construcciones teóricas en función del nivel del que se trate (organismo, población, comunidad...).
La Ecología no se limita tan sólo a la Naturaleza, sino que también abarca la cultura y la sociedad.
Cobra importancia en estos momentos por la situación evidente donde algunas malas prácticas ecológicas de la humanidad en el pasado y en la actualidad, conducen al deterioro de la naturaleza, nuestro hábitat (MiliánReyes, 2007).
Referencias
Bermudez, G., & De Longhi, A. (2008). La Educación Ambiental y la Ecología como ciencia. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencia, 7(2), 275–297.
MiliánReyes, L. (2007). Historia de la ecología Ecolo. Universidad de San Carlso de Gustemala.
Actividad 1
Actividad 1
1) Instrucciones: Investiga en qué aspectos ha tenido influencia la ecología y elabora un resumen, de no más de una cuartilla, de lo que encontraste con tus fuentes de información en un documento y lo subes a tu sitio WEB.
A continuación te comparto un tutorial para compartir por medio de un enlace el documento que subrayaste y lo compartas en tu sitio WEB.
3. Enfoque de sistemas y ecología: propiedades generales de los sistemas ecológicos
3. Enfoque de sistemas y ecología: propiedades generales de los sistemas ecológicos
Actividad 2
Actividad 2
2) Instrucciones: De las lecturas a continuación extrae fragmentos cortos que expresen el enfoque de sistemas y su relación con la ecología, así como las propiedades generales de los sistémas ecológicos. Ordénalos y súbelos en tu sitio web.
Principios generales sobre manejo de ecosistemas
El enfoque sistémico en la ecología ha dado nuevas herramientas conceptuales y metodológicas para entender, estudiar, conservar, utilizar y restaurar la naturaleza.
concepto de ecosistemas (clave en la teoría ecológica)
El dilema ambiental
Capacidad de los seres vivos para transformar su ambiente (difiere de especie a especie)
El hombre ha tenido la capacidad de transformar su ambiente a escala muy por encima de cualquier otra especie. Inicialmente sin ningún tipo de preocupación.
Ha producido cambios a nivel global: uso del suelo, pérdida de la biodiversidad, erosión de los suelos, introducción de especies exóticas, cambio climático...
Problema: estamos alterando los procesos que mantienen el sistema de soporte de la vida del planeta y reduciendo su capacidad para mantener a los seres humanos.
Sistema de soporte de vida de la Tierra: procesos que se dan en los ecosistemas naturales (servicios ambientales) como mantenimiento de una mezcla benigna de gases en la atmósfera, moderación del clima, regulación del ciclo hidrológico, generación y preservación de suelo fértil, reciclaje de materiales, control de plagas y enfermedades, polinización de cultivos, suministro de recursos naturales y mantenimiento de biodiversidad.
Estos servicios operan a gran escala, la tecnología no los puede reemplazar, se pueden deteriorar, requieren de un gran número de especies y, además, su pérdida es mayor que las ganancias que se obtienen al alterarlos.
Es imprescindible:
Frenar el deterioro de los ecosistemas naturales
Restaura los ecosistemas deteriorados
Diseñar sistemas productivos que imiten lo mejor posible a los ecosistemas naturales
Componentes y propiedades los ecosistemas
¿Qué señaló Tansley con el término ecosistema?
¿Qué implicaciones tiene el enfoque sistémico al entender, usar, conservar o recuperar la naturaleza?
¿Cómo se puede describir un ecosistema?
¿Qué tipos de componentes puede tiene un ecosistema?
Señala mecanismos de retroalimentación positiva y negativa.
Explica cómo están estructurados jerárquicamente los ecosistemas. Comenta la Figura 2.
¿Cómo se delimitan las fronteras de un sistema en ecología?
¿Por qué los ecosistemas son ambientes diversos y dinámicos?
Explica con un ejemplo que los ecosistemas tienen propiedades emergentes.
Las comunidades bióticas, los ecosistemas y los socioecosistemas
¿Qué tipos de patrones estructurales describen los ecólogos tradicionales?
¿Por qué los ecosistemas naturales no son sistemas teleológicos?
¿Qué significa que a lo largo del tiempo se han ido acoplando componentes bióticos y abióticos?
¿Cómo pasan los sistemas naturales a ser socioecosistemas?
Explica el modelo esquemático de la figura 3.
Dinámica hidrológica del ecosistema
¿Por qué el flujo hidrológico de un ecosistema se asemeja al sistema circulatorio?
¿Qué papel juegan la precipitación y la humedad atmosférica en el ecosistema?
¿De qué depende el grado de intercepción del agua por el dosel de la vegetación y mantillo?
¿Cómo se modifica la composición química y energía del agua que cruza el dosel o escurre por los troncos?
¿Qué pasa con el agua que no es retenida en la matriz del suelo?
¿Cuál es la fuente hídrica más importante para las plantas?
¿Cómo influye el clima en la evapotranspiración?
Balance de energía, productividad y dinámica trófica del ecosistema
¿Por qué el Sol es la fuente principal de energía?
¿De qué depende el albedo?
Explica el modelo matemático para el balance energético en un ecosistema (figura 4).
Explica el modelo matemático que explica la relación entre flujos de calor sensible y latente (figura 5).
¿Cuál es la diferencia entre productividad primaria bruta y productividad primaria neta?
¿Qué ocurre con los desechos de los organismos?
¿Por qué no toda la energía regresa a la atmósfera a la misma velocidad?
Ciclos biogeoquímicos
¿En qué formas se encuentran los materiales que componen el ecosistema?
¿Cómo se liberan los elementos minerales del substrato geológico a la circulación en el ecosistema?
¿Por qué si las plantas no transpiran, no se alimentan?
¿De qué formas liberan las plantas minerales y qué proceso está involucrado?
¿Por qué no todos los minerales están igualmente accesibles o disponibles?
¿Qué ocurre con el nitrógeno y el fósforo en el ecosistema?
¿Por qué los ciclos biogeoquímicos constituyen una propiedad emergente del ecosistema?
Servicios ambientales que proporcionan los ecosistemas naturales
¿Qué ha ocurrido con la transformación de los ecosistemas?
¿Qué tipos de servicios ecosistémicos hay?
¿Qué nueva perspectiva surge con el concepto de servicios ambientales?
4. Importancia y aportes del enfoque ecológico en la agricultura
4. Importancia y aportes del enfoque ecológico en la agricultura
Actividad 3
Actividad 3
3) Instrucciones: Descarga el siguiente documento, subraya todas las oraciones donde reconozcas que hablen sobre la importancia y las aportaciones del enfoque ecológico en la agricultura. Posteriormente súbelo subrayado a tu sitio.
(Bello & González, 1997)
Un sistema agrario debe ser "un ecosistema equilibrado por el hombre".
El estudio de la ecología de los sistemas agrarios es fundamental con el fin de conocer los elementos y procesos estabilizadores en el funcionamiento del sistema.
¿Crees que en un ingeniero agrónomo debería saber equilibrar los agroecosistemas?
Agricultura convencional
forestación en tierras de cultivo
contaminación de suelos agrícolas
erosión hídrica del suelo
contaminación por utilización de productos fitosanitarios
problemas de salinidad en la agricultura de regadío
contaminación por la industria agroalimentaria
¿Qué impacto ambiental y social tiene la agricultura convencional (industrial)?
Es productivista, crea problemas sociales y deteriora el medio ambiente.
Debe existir un equilibrio entre Producción, Economía y Medio Ambiente.
Una Agricultura que permita conservar el ambiente, mantenerse productiva para las generaciones futuras y además sea económicamente rentable.
¿En qué consiste este equilibrio?
Agricultura tradicional
Es el resultado de la selección de métodos para la gestión de recursos naturales, basados en criterios ecológicos.
Estas técnicas de cultivo las ha venido seleccionando el agricultor ininterrumpidamente desde hace unos 10,000 años, sabiendo armonizar agricultura y medio ambiente.
Ecología de los sistemas agrarios
la ecología "trata de comprender cómo los organismos, que otras ramas de la biología estudian uno por uno, se insieren en el mundo real"
El ecólogo debe centrarse en el estudio de las relaciones entre el hombre y la naturaleza
Los pueblos cazadores y recolectores anteriores a la revolución del neolítico, conocían bien el funcionamiento de la naturaleza y de esta forma podían tener éxito en sus empresas de caza y sobrevivir
Surgen los sistemas agrarios, "un sistema equilibrado por el hombre que simplifica su estructura, especializa sus comunidades, cierra ciclos de materiales y dirige el flujo energético hacia productos de interés en el mercado"
Explica cómo el hombre modifica los ecosistemas para convertirlos en agroecosistemas con un ejemplo.
"la investigación ecológica está llamada a jugar un papel de importancia creciente en el desarrollo de métodos sostenibles en agricultura"
El conocer la función y estructura del agrosistema servirá para llegar a conocer los procesos que regulan el funcionamiento de los agrosistemas.
Lo que implica el conocimiento de:
La estructura del agroecosistema, partiendo de dos elementos fundamentales: el subsistema aéreo (sistema abierto) y el susbsistema edáfico (criptosistema).
La clave está en encontrar estrategias agronómicas que permitan crear ambientes cerrados en el subsistema aéreo y mantener la capacidad de autorregulación del suelo.
Si logramos controlar el sistema podremos lograr que funcione por sí mismo, que tenga autorregulación, por lo tanto tener menos gastos en el sistema.
"Saber coordinar el conocimiento científico y el saber campesino".
Por medio de conceptos ecológicos se puede modelizar un sistema agrario:
Tasa de renovación (r): relación entre producción (P) y la biomasa mantenida (B) donde,
producción se expresa como la variación de la biomasa con el tiempo P=B/t
tasa de renovación como el inverso del tiempo r= P/B=1/t
siendo el tiempo necesario para la renovación de toda la biomasa presente en el lugar
La tasa de renovación es muy alta en sistemas agrarios.
Diversidad de las comunidades (diversidad y) generalmente vale cero.
Diversidad de las comunidades en el espacio (diversidad B) puede variar (baja en cultivos extensivos y alta en mosaicos rurales).
Si la explotación es inferior a su capacidad de renovación, el sistema puede mantenerse indefinidamente.
Uno de los logros de la humanidad estaría en optimizar la explotación creando sistemas agrarios sostenibles, por medio de dos componentes fundamentales del "capital" ecológico:
Estructura del suelo (aporte de materia orgánica)
Materia orgánica - agregados - humedad - actividad microbiana - conservación de suelo y nutrientes
Permite mantener cerrado el ciclo de los nutrientes en los agroecosistemas.
A diferencia de la agricultura convencional donde "el suelo es un simple soporte para el cultivo".
Heterogeneidad espacial
Valor indicador de la fauna del suelo
Útil en el estudio de las consecuencias de un uso abusivo de plaguicidas y fertilizantes.
Tecnologías para el incremento de la biodiversidad de los suelos necesitan de la consideración del equilibrio de la estructura trófica de la fauna del suelo.
Necesidad de introducir aspectos cualitativos en la valoración de los índices de biodiversidad.
Evaluar el impacto ambiental
Aspectos cuantitativos (número de especies e individuos)
Aspectos cualitativos (grupos tróficos y fases del ciclo biológico)
Aspectos fisiológicos y bioquímicos ( desórdenes metabólicos) - predecir cambios ecológicos en el suelo, impedir que los contaminantes entren a las cadenas tróficas.
Sinergismo entre fauna y los microorganismos del suelo.
Diversidad cultural
La diversidad de la cultura agraria, es decir, los métodos de gestión de los sistemas agrarios.
La agricultura no impactante
Diversificación del sistema (especies)
Técnicas que consideran factores ecológicos. Ejemplo: control agronómico de plagas mediante el diseño de técnicas para modificar la temperatura o la humedad.
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