Ciencia, materia, energ

1
Ciencia, materia, energía y ecología conexiones
en la naturaleza

• Modulo 4

2
CIENCIA Y MEDIO AMBIENTE

•   Qué es la Ciencia y qué hacen los científicos?
  
• La ciencia se basa en el supuesto de que hay un
  orden en la naturaleza que puede ser descubierto.
  
• Es un intento de descubrir ese orden y utilizar
  ese conocimiento para hacer predicciones acerca
  de lo que puede suceder en la naturaleza.
•  

3
Lo que hacen los científicos
resumen del proceso científico, una
forma de pensamiento crítico.

• Los hechos (datos) se reúnen y se verifican
  repitiendo los experimentos
• Se analizan los datos para ver si hay un patrón
  de conducta coherente que se pueda resumir como
  una ley científica
• Se proponen hipótesis para explicar los datos
• Se hacen deducciones o predicciones para evaluar
  cada hipótesis.
• Una hipótesis sustentada por un gran número
  de pruebas y que es aceptada por la comunidad
  científica se convierte en una teoría científica

4
datos científicos

• Lo primero que deben hacer los científicos es
  plantear una pregunta o identificar un problema
  para que se investigue.
• Después, los científicos que trabajan en ese
  problema reúnen datos científicos o hechos por el
  procedimiento de hacer observaciones y tomar
  medidas.
• Estos hechos deben ser verificados o confirmados
  por medio de observaciones y mediciones
  repetidas, preferentemente por varios
  investigadores diferentes.
•  

5
Hipótesis científicas
 

• El objetivo primordial de la ciencia no son los
  hechos en sí mismos, sino una nueva idea,
  principio o modelo que conecte y explique ciertos
  hechos y conduzca a predicciones útiles acerca de
  lo que debe suceder en la naturaleza.
• Los científicos que están trabajando en un
  problema en particular intentan sugerir una serie
  de posibles explicaciones o hipótesis científicas
  de lo que ellos (u otros científicos) han
  observado en la naturaleza.
•  

6
Los experimentos

• Para acepta, una hipótesis científica no sólo
  debe explicar los datos científicos o fenómenos,
  sino que también debe hacer predicciones que se
  puedan utilizar para demostrar la validez de la
  hipótesis.
• Una vez que se ha creado una hipótesis científica
  se llevan a cabo experimentos (y se repiten para
  asegurarse de que se pueden reproducir) para
  demostrar las deducciones o predicciones.
• Los experimentos pueden eliminar (refutar) varias
  hipótesis, pero nunca pueden demostrar que una
  hipótesis sea la mejor (la más útil) o la única
  explicación.

7
Modelos

• Uno de los métodos que utilizan los científicos
  para demostrar una hipótesis es desarrollar un
  modelo, que es una representación aproximada o
  simulación del sistema que se está estudiando.
  Hay muchos tipos de modelos matemático, físico,
  mental, conceptual, gráfico y computacional

8
Teoría científica

• Si muchos experimentos apoyan una hipótesis en
  particular ésta se convierte en teoría
  científica una idea, principio o modelo que
  generalmente auna y explica muchos hechos que
  anteriormente no parecían tener relación y que
  además está sustentada en una gran cantidad de
  pruebas.
• Para los científicos, las teorías no son algo que
  se pueda tomar a la ligera. Son ideas o
  principios que se han establecido con un alto
  grado de certeza y están considerados como los
  mayores logros de la ciencia

9
Ley científica

• Es una descripción de lo que sucede en la
  naturaleza una y otra vez de la misma forma, sin
  excepción conocida.
• Por ejemplo, después de hacer miles de
  observaciones y medidas a lo largo de muchas
  décadas, los científicos descubrieron la llamada
  segunda ley de la energía o termodinámica. Una
  forma sencilla de enunciar esta ley es que el
  calor siempre fluye espontáneamente del calor al
  frío (algo que todos hemos descubierto al tocar
  un objeto muy caliente).
• Ley de Snell
  Ley de Ohm 2da Ley
  Termodinámica

10
Método científico

• A menudo oímos hablar de el método científico. En
  realidad hay muchos métodos científicos
• Son las maneras que tienen los científicos de
  reunir los datos y formular y demostrar hipótesis
  científicas, modelos, teorías y leyes
• Los nuevos descubrimientos se producen de muchas
  maneras. Algunos siguen esta secuencia
• datos ley hipótesis
  teoría
• Otras veces los científicos se limitan a seguir
  una corazonada, tendencia o creencia y luego
  hacen experimentos para probar su idea o
  hipótesis.
• La intuición, la imaginación y la creatividad
  son tan importantes en la ciencia como lo son en
  el arte.

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Probar una hipótesis

• Los procesos o partes de la naturaleza que los
  científicos pretenden entender están influidos
  por una serie de variables o factores.
• Una de las formas que tienen los científicos de
  probar una hipótesis acerca de los efectos de una
  variable en particular es la de llevar a cabo un
  experimento controlado.
• Esto se hace estableciendo dos grupos un grupo
  experimental, en el que se modifica la variable
  elegida de una forma conocida, y un grupo de
  control, en el que no se modifica la variable
  elegida
• Un problema básico es que muchos componentes y
  procesos en la naturaleza, especialmente aquellos
  de medio ambiente, llevan consigo un enorme
  número de variables que actúan las unas sobre las
  otras de forma generalmente poco conocida.
• En estos casos, es muy difícil o imposible llevar
  a cabo experimentos controlados que resulten
  significativos.

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Válidez de los resultados de la ciencia

• Teoría ondulatoria Teoría Corpuscular
  Teoría Electromagnetica Teoría de los
  Cuantos (Dual)
• Los científicos pueden refutar o pueden
  establecer que un modelo, teoría o ley en
  particular tiene un alto grado de validez y que
  es extremadamente útil a la hora de examinar cómo
  funciona la naturaleza y de predecir lo que
  sucederá en la misma.
• Sin embargo, los científicos no pueden demostrar
  que sus ideas son absolutamente ciertas
• Siempre hay alguna incertidumbre asociada a
  cualquier modelo, teoría o ley científica. Aunque
  ésta pueda ser extremadamente baja
• El objetivo del proceso científico riguroso es
  reducir tanto como sea posible el grado de
  incertidumbre.
• Sin embargo, cuanto más complejo sea el sistema
  que está siendo estudiado, mayor será el grado de
  incertidumbre o la dificultad para predecir su
  comportamiento.

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La ciencia fronteriza y la ciencia de consenso

• Ciencia fronteriza.
• Los reportajes de noticias se centran a menudo en
  los "grandes avances" y en las disputas entre los
  científicos sobre la validez de los datos,
  hipótesis y modelos preliminares (sin haber sido
  probados) que por definición son provisionales.
• Este aspecto de la ciencia, que se presta a la
  controversia, porque no ha sido ampliamente
  probado y aceptado, se denomina Ciencia
  fronteriza
• Ciencia de consenso
• Por contraste, la Ciencia de consenso se compone
  de datos, teorías y leyes que están ampliamente
  aceptadas por los científicos considerados
  expertos en la materia.
• Este aspecto de la ciencia es muy fiable, pero
  rara vez se considera merecedor de aparecer en
  las noticias.

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Qué es la ciencia del medio ambiente

• La ciencia del medio ambiente es el estudio de
  cómo nos relacionamos con otras especies y con el
  entorno no viviente (materia y energía).
• Es una ciencia física y social que integra
  conocimientos de una amplia variedad de
  disciplinas como
• física, química, biología (especialmente
  ecología), geología, meteorología, geografía,
  tecnología e ingeniería de recursos, gestión y
  conservación de recursos, demografía (el estudio
  de la dinámica de la población), economía,
  política, psicología y ética.
• Es decir, es un estudio de cómo operan y se
  relacionan entre sí las distintas partes de la
  naturaleza y de las sociedades humanas, un
  estudio de conexiones e interacciones.
•  

15
Limitaciones de la ciencia ambiental

• Existe controversia sobre algunas áreas del
  conocimiento aportadas por las ciencias
  medioambientales, porque una buena parte de ellas
  cae dentro del territorio de la ciencia
  fronteriza.
• Se pueden discutir las cifras, pero lo que los
  científicos del medio ambiente pretenden señalar
  es que las tendencias de estos fenómenos son lo
  bastante significativas como para ser evaluadas y
  tratadas.
• La mayor parte de los problemas medioambientales
  se componen de tantas variables y tantas
  interacciones complejas que no tenemos datos
  suficientes ni modelos como para poder llegar a
  entenderlos perfectamente
• Dado que los problemas medioambientales no van a
  desaparecer, en algún momento tenemos que evaluar
  la información disponible (pero siempre
  insuficiente) y tomar decisiones económicas y
  políticas.

16
MATERIA Y ENERGÍA bloques constructivos de la
naturaleza

• La materia es cualquier cosa que tenga masa (la
  cantidad de material que hay en un objeto) y
  ocupe espacio.
• Los científicos clasifican la materia según sus
  niveles de organización
• La materia comprende los sólidos, líquidos y
  gases que nos rodean y que están dentro de
  nosotros.
• La materia se encuentra en dos formas químicas
  elementos (los bloques constructivos de la
  materia que forman todas las sustancias
  materiales) y compuestos (dos o más elementos que
  se mantienen juntos en proporciones fijas por
  medio de fuerzas de atracción llamadas enlaces
  químicos).
• Se pueden encontrar varios elementos, compuestos
  o ambas cosas en las mezclas.

17
Niveles de organización de la materia de acuerdo
con el tamaño y la función.

• Ésta es una de las formas en que los científicos
  clasifican los patrones de materia que se
  encuentran en la naturaleza.
• Obsérvese que la ecología se centra en cinco
  niveles de este modelo jerárquico.

18
Elementos químicos

• Toda la materia está formada a partir de los 112
  elementos químicos conocidos (92 de ellos se
  encuentran en estado natural y 20 se obtienen en
  laboratorio a partir de los elementos
  existentes).

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Bloques constructivos de la materia

• Si tuviéramos un supermicroscopio que fuera capaz
  de escudriñar los elementos y los compuestos
  podríamos ver que están formados con tres tipos
  de bloques
• los átomos (la unidad más pequeña de materia que
  es característica de un elemento en particular),
• los iones (átomos o combinaciones de átomos
  cargados eléctricamente) y
• moléculas (combinaciones de dos o más átomos del
  mismo o de distintos elementos que se mantienen
  unidos por medio de enlaces químicos). Dado que
  los iones y las moléculas están formados por
  átomos, los átomos son los bloques constructivos
  fundamentales de toda la materia.

Un átomo de Sodio dona un electrón a un átomo de
Cloro para formar los iones sodio y cloro.
20
Partículas subatómicas

• Si incrementáramos los aumentos de nuestro
  supermicroscopio encontraríamos que cada tipo
  distinto de átomo contiene un cierto número de
  partículas subatómicas.
• Los bloques constructivos principales de un
  átomo son los protones (p) que tienen carga
  positiva,
• los neutrones (n) que no tienen carga, y
• los electrones (e) que tienen carga negativa.
• Cada átomo está formado por un centro
  extremadamente pequeño, o núcleo, que contiene
  protones y neutrones, y uno o más electrones que
  giran rápidamente alrededor del núcleo
• Todos los átomos neutros tienen el mismo número
  de protones de carga positiva (dentro del núcleo)
  que de electrones, cuya carga es negativa (fuera
  del núcleo).
• Dado que estas cargas se compensan unas con
  otras, el átomo como conjunto no tiene carga
  eléctrica.

21
Isotopos

• Cada elemento (M) tiene su número atómico
  específico (Z), que es igual al número de
  protones que hay en el núcleo de sus átomos.
• El elemento más sencillo, el hidrógeno (H), tiene
  sólo un protón en su núcleo, luego su número
  atómico es 1. mientras que el uranio (U), un
  átomo mucho más grande, tiene 92 protones y su
  número atómico es 92.
• Dado que los electrones tienen muy poca masa en
  comparación con la de un protón o un neutrón, la
  mayor parte de la masa de un átomo se concentra
  en su núcleo.
• Definimos la masa de un átomo en función de su
  número de masa (A) el número total de protones
  y neutrones que contiene su núcleo.
• Aunque todos los átomos de un elemento tienen el
  mismo número de protones en su núcleo, pueden
  tener distintos número de neutrones, por tanto,
  distintos números de masa son los isótopos de
  ese elemento.

• Simbolicamente los isotopos se representan por el
  simbolo

22
Isótopos de hidrógeno y uranio.

• Todos los isótopos de hidrógeno tienen un número
  atómico de 1, porque todos tienen un protón en su
  núcleo
• Todos los isótopos de uranio tienen un número
  atómico de 92.
• Sin embargo, cada isótopo de estos elementos
  tiene un número de masa distinto porque sus
  núcleos contienen un número diferente de
  neutrones.
• Las cifras entre paréntesis indican el porcentaje
  en peso de la cantidad de cada isótopo en una
  muestra natural del elemento.

23
Compuestos
SCl4

• La mayor parte de la materia se presenta en forma
  de compuestos.
• Los químicos utilizan una fórmula química
  abreviada para mostrar el número de átomos (o
  iones) de cada tipo que hay en un compuesto.
• La fórmula contiene los símbolos de cada uno de
  los elementos presentes y utiliza subíndices para
  representar el número de átomos o iones de cada
  elemento que se encuentran en la unidad
  estructural básica del compuesto.
• En este curso se encontrarán ejemplos como
  oxígeno (O2), ozono (O3), nitrógeno (N2), óxido
  nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), sulfuro de
  hidrógeno (H2S), monóxido de carbono (CO),
  dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno
  (NO2), dióxido de azufre (SO2), amoniaco (NH3),
  ácido sulfúrico (H2SO4), ácido nítrico (HNO3),
  metano (CH4) y glucosa (C6H12O6).

24
calidad de la materia

• La materia se encuentra también en tres estados
  físicos sólido, líquido y gaseoso. El agua, por
  ejemplo, existe en forma de hielo, líquido y
  gaseoso, dependiendo de la presión y de la
  temperatura.
• Los tres estados de la materia se diferencian en
  el espacio relativo y en la ordenación de sus
  átomos, iones o moléculas.
• Los sólidos tienen la organización más compacta y
  ordenada y los gases la menos compacta y
  desordenada. 
• Desde un punto de vista humano podemos clasificar
  la materia según su calidad o utilidad para
  nosotros.
• La calidad de la materia es una medida de la
  utilidad de un recurso, basándose en su
  disponibilidad y concentración.
• La materia de alta calidad está organizada,
  concentrada y se encuentra generalmente cerca de
  la superficie de la tierra y tiene un gran
  potencial para ser utilizada como recurso
  material
• La materia de baja calidad está desorganizada,
  diluida y a menudo muy profundamente en el
  interior de la tierra o dispersa en el mar o la
  atmósfera, y generalmente tiene escaso potencial
  para ser usada como recurso

25
Ejemplos de calidad de la materia

• Un bote de aluminio es una forma más concentrada
  y de mayor calidad que el mineral que contenga la
  misma cantidad de aluminio.
• Por eso hace falta menos energía, agua y dinero
  para reciclar un bote de aluminio que para hacer
  uno nuevo partiendo del mineral.

26
Ejemplos de las diferentes calidades de la
materia

• La materia de alta calidad (columna de la
  izquierda) es bastante fácil de obtener y está
  concentrada
• La materia de baja calidad (columna de la
  derecha) es más difícil de extraer y está más
  dispersa que la de alta calidad.

27
La energía

• La energía es la capacidad de realizar un
  trabajo
• El trabajo se realiza cuando una fuerza al actuar
  sobre un objeto, hace que el objeto se mueva a lo
  largo de una distancia.
• Para hervir el agua (para cambiarla a otra forma
  más dispersa y de movimiento de moléculas más
  rápido en el vapor) es necesario disponer de
  energía
• La energía se presenta de muchas formas luz,
  calor, electricidad, energía química almacenada
  en los enlaces químicos del carbón, azúcar y
  otros materiales la energía mecánica de la
  materia en movimiento como las corrientes de
  agua, el viento (masas de aire) o la de una
  persona que va corriendo y la energía nuclear
  emitida por los núcleos de ciertos isótopos.
• Los científicos clasifican la energía como
  energía cinética y energía potencial.

28
Energia Cinetica

• Es energía en acción o movimiento.
• Ejemplos
• El viento (una masa de aire en movimiento),
• Las corrientes de agua,
• Las rocas que caen,
• El calor que fluye de un cuerpo a alta
  temperatura hacia otro a una temperatura
  inferior,
• La electricidad (flujo de electrones),
• Los coches en movimiento, tienen energía
  cinética. La radiación electromagnética, como
• Las ondas de radio,
• las ondas de TV,
• las microondas,
• las radiaciones infrarrojas,
• la luz visible,
• las radiaciones ultravioleta,
• los rayos X,
• los rayos gamma y
• los rayos cósmicos
• Las ondas sismicas
• Las ondas sonoras

29
El espectro electromagnético

• La figura muestra la banda de ondas
  electromagnéticas, para diferentes longitudes de
  onda (la distancia entre picos o simas sucesivas)
  y su contenido en energía.

30
Energía potencial

• Es la energía almacenada que está potencialmente
  disponible para su uso.
• Una piedra que se sostiene en la mano, un
  cartucho de dinamita sin encender, el agua que
  está tras un dique de contención, la gasolina del
  depósito de un coche y la energía nuclear
  almacenada en el núcleo de los átomos, todos
  estos ejemplos tienen energía debido a su
  posición o a la posición de sus partes.
• La energía potencial se puede transformar en
  energía cinética.
• Cuando se deja caer una piedra, su energía
  potencial se convierte en energía cinética.
• Cuando se quema la gasolina en el motor de un
  coche, la energía potencial almacenada en los
  enlaces químicos de sus moléculas se convierte en
  calor, luz y energía mecánica (cinética) que
  impulsa el coche.

31
Calidad de la energía

• Desde un punto de vista humano, la calidad de la
  energía es la medida de la capacidad de una
  fuente de energía para producir trabajo útil.
• La energía de alta calidad está organizada o
  concentrada y puede realizar mucho trabajo útil,
  como ejemplos citaremos la electricidad, el
  carbón, la gasolina, la luz solar concentrada,
  los núcleos de uranio-235 utilizados como
  combustible en las plantas nucleares y el calor
  concentrado en pequeñas cantidades de materia, de
  tal manera que su temperatura sea alta.
• Por contraste, la energía de baja calidad está
  desorganizada o dispersa y tiene poca capacidad
  para realizar trabajo útil. Como ejemplo
  citaremos el calor dispersado en las moléculas
  móviles de una gran cantidad de materia (como la
  atmósfera o una gran masa de agua) de tal manera
  que su temperatura es baja. Así pues, a pesar de
  que la cantidad total de calor almacenada por el
  océano Atlántico es mayor que la cantidad de
  energía química de alta calidad que contienen
  todos los pozos de petróleo de Arabia Saudita, el
  calor del océano está tan disperso que no se
  puede utilizar para mover o calentar cosas hasta
  altas temperaturas.

32
Clasificación de la calidad de varias fuentes de
energía

• utilidad para realizar distintas tareas
• La energía de alta calidad está concentrada y
  tiene una gran capacidad de realizar trabajo
  útil
• la energía de baja calidad está dispersa y
  tiene escasa capacidad de realizar trabajo útil.
  
• Para evitar el desperdicio innecesario de
  energía, es mejor emparejar la calidad de una
  fuente de energía con la calidad de la energía
  necesaria para realizar un trabajo.

33
Evitar desperdicio de energía

• Utilizamos la energía para llevar a cabo ciertas
  tareas, cada una de las cuales precisa de un
  mínimo de calidad de energía.
• Tiene pues cierta lógica emparejar la calidad de
  una fuente de energía con la calidad de la
  energía necesaria para realizar una tarea en
  particular, porque al hacerlo así ahorramos
  energía y, generalmente, dinero.

34
Cambio físico y cambio químico

• Un cambio físico no trae consigo un cambio en la
  composición química. Ejemplos
• Cortar un trozo de papel aluminio en pedazos
  pequeños.
• El cambio de estado de una sustancia cuando el
  agua sólida (hielo) se funde o el agua líquida
  hierve, ninguna de las moléculas de H2O se
  altera, sino que se organizan según distintos
  patrones espaciales
• Un cambio químico o reacción química, por otra
  parte, las composiciones químicas de los
  elementos o los compuestos se ven alteradas.
• Ejemplo cuando el carbón se quema
  completamente, el carbono sólido (C) se combina
  con el oxígeno (O2) para formar el compuesto
  gaseoso dióxido de carbono (CO2). Podemos
  representar esta reacción química de la
  siguiente forma abreviada
• C 02 CO2 energía.
• En esta reacción se produce energía, lo que hace
  del carbón un combustible útil y también muestra
  cómo la combustión completa del carbón suelta
  dióxido de carbono a la atmósfera.

35
Ley de conservación de la materia

• La gente suele hablar de consumir o agotar
  recursos materiales, pero la verdad es que
  nosotros no consumimos materia, sólo utilizamos
  algunos de los recursos de la tierra durante un
  tiempo.
• Tomamos materiales de la tierra, los llevamos a
  otra parte del globo y los procesamos para
  convertirlos en productos que se utilizan y luego
  se desechan, se queman, se entierran, se vuelven
  a utilizar o se reciclan.
• Al hacer esto, podemos cambiar varios elementos y
  compuestos de un estado físico o químico a otro,
  pero no hay ningún proceso físico o químico por
  medio del cual podamos crear o destruir ninguno
  de los átomos que entran en juego.
• Lo único que podemos hacer es organizarlos en
  distintos patrones espaciales (cambios físicos) o
  en diferentes combinaciones (cambios químicos),
  lo que se conoce como ley de conservación de la
  materia.
• La ley de conservación de la materia significa
  que en realidad no se tira nada. Todo lo que
  creemos haber tirado sigue aquí con nosotros de
  una forma u otra.
• Aunque pudiéramos hacer que el medio ambiente
  estuviera más limpio y convertir algunos
  productos químicos potencialmente dañinos en
  otros formas físicas o químicas menos
  perjudiciales,

36
Primera ley de la energía

• No se puede conseguir algo a cambio de nada.
• Los científicos han observado que la energía
  cambia de una forma a otra en millones de cambios
  físicos y químicos, pero nunca han podido
  detectar la creación o destrucción de ninguna
  clase de energía
• Los resultados de sus experimentos se han
  resumido en la ley de conservación de la energía,
  también conocida como primera ley de la energía o
  primera ley de la termodinámica
• Esta ley científica nos dice que cuando una forma
  de energía se convierte en otra por medio de
  cualquier cambio físico o químico, la entrada de
  energía es siempre igual a la salida de energía.
• No importa lo mucho que lo intentemos ni lo
  listos que seamos no podemos sacar más energía
  de un sistema que la que ponemos, dicho de otra
  manera, no se puede conseguir algo a cambio de
  nada en términos de cantidad de energía.

37
Segunda ley de la energía

• Nunca se acaba a la par.
• Como la primera ley de la energía establece que
  la energía ni se crea ni se destruye, existe la
  tentación de pensar que siempre habrá suficiente
  energía y, sin embargo, si llenamos un depósito
  de gasolina de un coche y nos movemos en él, o
  utilizamos una batería de linterna hasta que se
  agota, hay algo que se ha perdido. Si no es la
  energía, qué es? La respuesta es calidad de
  energía , es decir la cantidad de energía
  disponible para realizar un trabajo útil.
• Innumerables experimentos han demostrado que
  cuando la energía se transforma siempre se
  produce una reducción de la calidad de dicha
  energía.
• Los resultados de estos experimentos se han
  resumido en lo que se denomina segunda ley de la
  energía o segunda ley de la termodinámica

38
Degradación de la Energía

• Cuando la energía cambia de una forma a otra, una
  parte de la energía útil siempre se degrada a
  energía de inferior calidad, más dispersa, menos
  útil.
• Básicamente, esta ley dice que en cualquier
  conversión de energía siempre terminamos con
  menos energía utilizable que cuando empezamos.
• Por tanto, no sólo no se puede conseguir algo a
  cambio de nada con respecto a la cantidad de
  energía, no podemos acabar a la par en términos
  de calidad de energía, porque la energía siempre
  va de una forma más útil a otra menos útil.
• Cuanta más energía usemos, más energía de baja
  calidad (calor) añadiremos al medio ambiente. No
  se ha encontrado una sola excepción a esta ley
  científica.

39
La segunda ley de la energía en acción en los
sistemas vivientes

• . Cada vez que la energía cambia de una forma a
  otra, parte de la entrada inicial de energía de
  alta calidad se degrada, generalmente en forma de
  calor de baja calidad que se dispersa en el medio
  ambiente.

40
Mantenimiento de la vida en la tierra

• La ecología
• Es el estudio de cómo
• los organismos se
• relacionan entre sí y
• con el medio no
• viviente, incluyendo
• factores como la luz
• solar, la temperatura, la humedad y los
• principios nutritivos
• vitales.
• La ecología trata principalmente sobre la
  interacción de los organismos, poblaciones,
  comunidades, ecosistemas y la ecosfera

41
Estructura general de la tierra

• La atmósfera es una delgada capa de aire que
  rodea el planeta. Su capa más interna, la
• La tropósfera, hasta unos 17 km sobre el nivel
  del mar, contiene la mayor parte del aire del
  planeta, principalmente nitrógeno (78) y oxígeno
  (21).
• La estratósfera. entre los 17 y los 48 km sobre
  la superficie de la tierra y contiene suficiente
  ozono (O3) para filtrar las dañinas radiaciones
  UV del sol, permitiendo así la existencia de la
  vida sobre la tierra y sus masas de agua.
• La hidrósfera está formada por el agua solida,
  líquida y gaseosa de la Tierra
• La litósfera es la corteza terrestre y el manto
  superior
• La corteza contiene combustibles fósiles no
  renovables y minerales que utilizamos, así como
  compuestos químicos del suelo (nutrientes)
  potencialmente renovables, necesarios para la
  vida de las plantas.

La ecósfera o biósfera es la porción de la tierra
en la que los organismos vivos existen y ejercen
una acción recíproca los unos sobre los otros y
con el entorno no viviente. La ecósfera alcanza
desde la sima más profunda de los océanos, unos
20 kilómetros por debajo del nivel del mar,
hasta las cumbres de las más altas montañas.
42
Mantención de la vida en la tierra

• La vida en la tierra depende de 3 factores
• 1.- del flujo de energía unidireccional (líneas
  de trazos) proveniente del sol a través de la
  ecosfera,
• 2.- los ciclos de los elementos esenciales
  (líneas continuas de los círculos) y
• 3.- la gravedad que impide que los gases
  atmosféricos escapen al espacio y atrae hacia
  abajo a los compuestos químicos de los ciclos de
  la materia.
• Este modelo simplificado muestra solamente
  algunos de los muchos elementos cíclicos.

43
principios de sostenibilidad derivados de la
observación de la naturaleza

• Aprendiendo de la naturaleza
• La mayoría de los ecosistemas utilizan
  energía solar renovable como fuente primaría de
  energía. Así pues, una sociedad sostenible
  debería ser impulsada principalmente por la
  actual luz del sol, no por la rancia luz solar
  almacenada como combustibles fósiles
  contaminantes.
• Los ecosistemas reponen nutrientes y eliminan
  desechos reciclando sustancias químicas. La
  naturaleza prácticamente no produce desechos. Los
  desechos y restos descompuestos de un organismo
  son recursos alimentarios para otros organismos.
• La biodiversidad ayuda a mantener la
  sostenibilidad y el funcionamiento ecológico de
  los ecosistemas, y sirve como fuente de
  adaptaciones ante las cambiantes condiciones
  medioambientales.
• La naturaleza siempre pone límites al
  crecimiento de las poblaciones. El tamaño de la
  población y la tasa de crecimiento de todas las
  especies están controlados por sus interacciones
  con otras especies y con su entorno inerte. La
  lección evolucionista que hay que aprender de la
  naturaleza es que ninguna especie puede crecer
  tanto que no quepa en sus pantalones, al menos
  durante mucho tiempo.

44
Fin

• Modulo 4

Ciencia, materia, energía y ecología conexiones
en la naturaleza