Tipos y Efectos de la Contaminación del Suelo

• Tipo de contaminación según su origen:
  • Natural: Causada por fenómenos naturales como incendios no provocados y minerales de rocas que afectan la fertilidad del suelo.
  • Antropogénica: Resultado de actividades humanas como agricultura, industria, minería, residuos sólidos y filtraciones de productos industriales.
• Principales contaminantes: Compuestos químicos utilizados en agricultura (plaguicidas y fertilizantes) que se filtran al suelo y contaminan las aguas. Algunos perjudican a organismos beneficiosos del suelo.
• Efectos según el clima:
  • Zonas áridas y secas: Altas concentraciones de sales minerales procedentes de fertilizantes.
  • Zonas húmedas: Las sales son arrastradas por el agua y se acumulan en ríos y acuíferos.
• Efectos de la contaminación de suelos:
  • Salinización del suelo, que dificulta la absorción de agua por las raíces.
  • Muerte o desaparición de la vegetación contaminada.
  • Entrada de contaminantes a otros niveles tróficos.
  • Infertilidad del suelo.
  • Mayor erosión y deslizamientos.
  • Reducción de la productividad del suelo, pérdida de recursos y biodiversidad.
  • Riesgos para la salud humana.
  • Degradación de suelos.
  • Pérdida de beneficios de la cubierta vegetal.
  • Desertificación del suelo.

La Atmósfera: Composición y Funciones

La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra, unida a ella por la fuerza gravitatoria. Su densidad disminuye con la altura. En los primeros 5 km se encuentra la mitad de su masa total.

Clasificación según su composición química:

• Homosfera: Capa inferior hasta aproximadamente 80 km de altura. La concentración de la mayoría de los gases se mantiene constante debido a fenómenos de mezcla, excepto el vapor de agua y el ozono.
• Heterosfera: Se extiende desde los 80 km de altitud (Mesosfera). También se llama Termosfera o Ionosfera, debido a que las capas de nitrógeno, oxígeno y helio están ionizadas.

Aire: Mezcla homogénea de gases que constituye la atmósfera terrestre.

Funciones esenciales de la atmósfera para los seres vivos:

• Absorbe y retiene calor emitido por la Tierra (efecto invernadero natural).
• Filtra radiaciones solares perjudiciales.
• Facilita la desintegración de meteoritos.
• Contiene gases indispensables para la vida (oxígeno y dióxido de carbono).
• Permite el desplazamiento de masas de vapor de agua (ciclo del agua).

El Efecto Invernadero y sus Gases

La temperatura media de la superficie terrestre es de 15ºC. Sin los Gases de Efecto Invernadero (GEI), sería de -18ºC. Los GEI más importantes están presentes de forma natural y por la actividad humana, además de gases artificiales industriales.

Principales GEI antropogénicos: CO2 (también natural), CFC, CH4 (también natural), N2O, hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6). El vapor de agua es el principal causante del efecto invernadero (60-70% en un día despejado), pero su papel se omite en muchos modelos climáticos.

Contaminación Atmosférica: Smog Fotoquímico y Lluvia Ácida

Smog fotoquímico: Los oxidantes fotoquímicos son contaminantes secundarios formados por la irradiación de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos. El ozono es el principal constituyente y se usa como indicador de la gravedad de la contaminación.

Lluvia ácida: Lluvia con un pH menor de 5,6. Aumenta la acidez del agua de lagos y ríos, solubilizando metales tóxicos como el aluminio, perjudicial para los organismos acuáticos.

Ciclos Biogeoquímicos y Contaminación por Disminución de Oxígeno

Ciclos biogeoquímicos: Movimiento de elementos (carbono, nitrógeno, oxígeno, etc.) entre los seres vivos y el ambiente a través de procesos de producción y descomposición. La materia en la biosfera es limitada, por lo que su reutilización es clave. Si no fuera por estos ciclos, los nutrientes se agotarían.

Contaminación por disminución de oxígeno: El vertido de agua industrial caliente causa contaminación térmica, disminuyendo el oxígeno disuelto y afectando a la vida acuática. La eutrofización (exceso de nutrientes como N y P) provoca un crecimiento excesivo de algas, que al morir, son descompuestas por microorganismos que consumen el oxígeno, afectando a los seres vivos aerobios. La descomposición anaerobia genera condiciones sépticas.

Huella Hídrica y Biodiversidad

Huella hídrica: Volumen total de agua dulce utilizada para producir bienes y servicios o consumida por un individuo o comunidad. Se mide en volumen de agua consumida, evaporada o contaminada.

Principio de la biodiversidad: Los cambios ambientales han generado una gran variedad de especies (biodiversidad). Incluye la diversidad genética (variedad dentro de las especies) y la diversidad ecológica (variedad de comunidades biológicas).

Espacios Naturales Protegidos

Áreas establecidas para conservar la naturaleza, con sistemas o elementos naturales representativos, singulares, frágiles o amenazados. Se dedican a la protección y mantenimiento de la diversidad biológica y geológica, y los recursos naturales y culturales asociados.

Clasificación:

• Reserva Natural Integral
• Parque Nacional
• Monumento Natural
• Área de gestión de hábitat y especies
• Paisaje protegido terrestre/marino
• Área protegida con recursos gestionados
• Otras áreas protegidas (Red Natura 2000, Reservas de la Biosfera, etc.)

Ejemplos en España: Somiedo (2000), Muniellos – Fuentes del Narcea, Parque de Redes (2001), Picos de Europa (2002), Oscos – Eo (2007), Las Ubiñas – La Mesa (2012).

Ecosistemas: Estructura y Funcionamiento

Un ecosistema está formado por organismos vivos (biocenosis) y el medio físico (biotopo). Es una unidad de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat. Posee un ciclo cerrado de materia y un flujo abierto de energía. Se autorregula y modifica con el tiempo (sucesión ecológica). Su organización proviene de su estructura trófica. Son las unidades básicas de la naturaleza.

Problemas de enseñanza-aprendizaje en Primaria:

• La Ecología es multidisciplinar y requiere conceptos complejos.
• Error frecuente: entender el ecosistema como algo indiferenciado, sin organización.
• Error frecuente: entender el ecosistema como la suma de sus partes, cuando es mucho más que eso.
• Error frecuente: confundir hábitat y ecosistema.
• Perspectiva antropocéntrica.

Descomponedores y Cadenas Tróficas

Descomponedores: Organismos que obtienen energía y materia de restos de otros seres vivos. Transforman la materia orgánica en inorgánica, utilizable por los productores. Pueden ser autótrofos (quimiosíntesis, como bacterias) o heterótrofos (como hongos). Son fundamentales en los ciclos biogeoquímicos.

Cadenas tróficas: Representación de la transferencia de energía desde los productores. Diagrama con flechas desde la presa al depredador. Error frecuente: no incluir a los descomponedores.

Problemas de enseñanza-aprendizaje sobre el flujo de energía en ecosistemas:

• El flujo de energía es un concepto abstracto.
• Problemas para comprender el papel de las plantas en la transformación de la energía.
• Problemas para entender por qué hay más vegetales que herbívoros, y estos más que carnívoros.
• Simplificar las relaciones tróficas a «quién come a quién».
• Dificultad para comprender redes y pirámides tróficas.
• Dificultades con el papel de los descomponedores.
• Problemas para conectar el ciclo de la materia y el flujo de energía.
• Desconocimiento de las preconcepciones del alumnado.

Redes Tróficas y Leyes Ecológicas

Redes tróficas: En la naturaleza, las cadenas tróficas se combinan en redes complejas.

Ley del mínimo: El crecimiento de una población está limitado por el factor que se encuentre en menor concentración.

Ley de tolerancia: Existe un máximo de concentración de un factor que también puede ser perjudicial. Hay límites de tolerancia para condiciones físicas y químicas. Las especies pueden tener límites amplios para algunos factores y estrechos para otros. La mayoría son menos tolerantes en etapas juveniles o reproductivas. Algunas especies pueden adaptarse (aclimatación), pero existe un efecto umbral.

Ley del factor limitante: Un exceso o defecto de un factor puede impedir el crecimiento, incluso si otros factores están en el rango óptimo.

Ecosistemas Urbanos

Características:

• Temperatura media anual más alta en el centro.
• Humedad relativa media menor en el centro.
• Diversos hábitats de pequeña escala.
• Suelo asfaltado, edificaciones, suelos compactados (alcalinos), a veces contaminados.

Principales ecosistemas terrestres:

• Paredes y muros de edificios
• Calles y plazas
• Edificios
• Solares
• Parques y jardines

Ecosistemas acuáticos:

• Estanques y lagos artificiales
• Playas, puertos, escolleras
• Ecosistemas subterráneos

Clasificación de los Seres Vivos: Historia y Desarrollo

• Aristóteles (s. I a.C.): Diferenció entre animales y vegetales. Introdujo el sistema jerárquico de clasificación.
• Linneo (s. XVIII): Fundador de la taxonomía moderna. Introdujo la nomenclatura binomial (Género + especie, ej. *Homo sapiens*). Agrupó géneros en familias, familias en clases y clases en reinos (animal y vegetal).
• Darwin (s. XIX): Defendió el parentesco entre los seres vivos.
• Haeckel (s. XIX): Propuso el reino protista (organismos unicelulares).
• Whittaker (1969): Propuso cinco reinos: mónera (bacterias), protista (protozoos), hongos, vegetales y animales.
• Margulis y Schwartz: Propusieron el reino protoctista (protistas, algas y hongos primitivos).
• Woese (1990): Propuso tres dominios: Archaea (arqueobacterias), Bacteria (eubacterias) y Eukarya (eucariotas).

Árbol filogenético actual: en continua revisión.

Proceso de desarrollo de la capacidad de clasificar en niños (4-12 años):

• Inicialmente independiente del lenguaje.
• A partir de 7 años: clasificación según propiedades obvias, pero no jerarquías.
• A los 9 años: uso de reglas de clasificación, pero de forma confusa.
• Hasta los 12 años: incongruencias.
• Habilidad que progresa hasta desarrollar grupos inclusivos.
• Típicamente: 1º y 2º de Primaria: diferenciar materia inerte y seres vivos; 3º y 4º: diversidad animal y vegetal; 5º y 6º: funciones vitales.

Evolución: Teorías y Pruebas

Creacionismo-fijismo: Los seres vivos fueron creados tal como son, inmutables. Representantes: Linneo y Cuvier (Teoría catastrofista).

Transformismo (s. XVIII y XIX): Evolucionismo. Los seres vivos cambian a lo largo del tiempo. Representantes: Lamarck, Darwin y Wallace.

Lamarckismo: El medio ambiente es cambiante. Los seres vivos se adaptan usando más unos órganos que otros (uso y desuso). Los caracteres adquiridos se heredan.

Charles Darwin (1809-1882): Viaje en el «HMS Beagle». Publicó «El origen de las especies» (1859).

Alfred Russell Wallace (1823-1913): Expedición al Amazonas e islas de Malasia. Comunicó sus ideas a Darwin (1858). Presentación conjunta de la teoría.

Teoría de Darwin:

• Las especies cambian y dan origen a otras especies debido a la selección natural.
• Variabilidad intraespecífica (Darwin no conocía el origen de estas diferencias).
• Capacidad reproductiva diferencial: solo los más aptos se reproducen.
• La selección natural actúa cuando las condiciones ambientales cambian.
• Punto débil: desconocía las teorías genéticas de Mendel.

Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución:

• Las mutaciones proporcionan nuevo material genético.
• Los seres vivos actuales se originaron a partir de otros preexistentes.
• Mecanismos evolutivos actúan gradualmente.
• Papel del azar en la evolución.

Especie Biológica y Mecanismos de Evolución

Especie biológica: Conjunto de organismos capaces de entrecruzarse y producir descendencia fértil. El aislamiento puede llevar a la especiación.

Dificultades: Imposible demostrarlo en organismos con reproducción asexual o fósiles. Método actual: secuenciación de ADN.

Mecanismos básicos de la evolución: Mutaciones heredables, selección natural, migraciones y deriva génica.

Deriva génica: Proceso aleatorio que altera las frecuencias alélicas, no necesariamente adaptativas. Pérdida de alelos menos frecuentes. La taxonomía está en continua evolución.

Pruebas de la Evolución

• Pruebas paleontológicas (fósiles): Formas intermedias, series filogenéticas, fósiles vivientes.
• Pruebas morfológicas y anatómicas: Órganos homólogos (evolución divergente), órganos análogos (evolución convergente), órganos vestigiales.
• Pruebas biogeográficas.
• Pruebas embriológicas.
• Pruebas bioquímicas.
• Pruebas moleculares (las más fiables).

Dificultades de aprendizaje y concepciones erróneas sobre la evolución:

• Ideas lamarckistas (uso y desuso de órganos).
• Creencia de que las nuevas especies aparecen por cruce de especies preexistentes.
• Considerar las mutaciones como algo negativo.
• No entender la mutación como fuente de variabilidad genética.
• Dificultades con el concepto de tiempo geológico.
• Pensar en la evolución como un proceso hacia especies más complejas.
• Antropocentrismo.