¿CÓMO FUNCIONAN LOS SISTEMAS ECOLÓGICOS?

INTRODUCCIÓN

La geografía estudia la relación entre sociedad - naturaleza, es ahí,  en esa relación, donde surge su objeto de estudio, el cual es el espacio geográfico. La escala de análisis, dependerá de la mirada del observador y sus límites conceptuales sobre el mismo. El espacio geográfico no es el ambiente natural aislado, es la conjución con el ambiente social, de ahí esa relación. El espacio geográfico es una construcción social. Y si nos referimos al espacio como ecosistema, estamos dando a ese recorte de la realidad una función propia, vamos a modelar un sistema (biológico) desde la mirada geográfica. Cuando hablamos de ecosistema debemos recordar que estamos hablando de problemas complejos que involucran numerosas variables  que se definen y afectan recíprocamente. 

Desde la geografía, el ambiente natural es entendido como el entorno de desarrollo, es ese recorte de la realidad que la disciplina lo entiende como espacio geográfico. El espacio geográfico puede existir en diversas escalas, una de ellas puede ser estudiar la interacción de distintos procesos que constituyen un bosque. Y además, ese espacio es una construcción social interactuando con el ambiente natural. 

La mirada desde un pensamiento sistémico ofrece la idea de observar los atributos de un sistema completo y de todos sus objetos o partes, lo cual implica comprender, gestionar y/o anticipar comportamientos complejos. Pensar en bosque es contemplar la idea de que puede llover, caer granizo, exposición a la luz solar, mucho calor, los cambios bruscos de temperatura entre la noche y el día, el nacimiento de plantas que compiten por los recursos, la incursión de insectos que que polinizan, surgimiento de enfermedades zoonoticas, pérdida de fauna local, etc. Un ecosistema no sólo es complejo en sus procesos y componentes, sino que a su vez es dinámico. La función que determine su comportamiento será variable. ¿Cuál es la función de un bosque desde una mirada ecosistémica? ¿Sostener la vida? ¿generar un equilibrio dinámico? ¿estimular el ciclado de materia y los flujos de energía? ¿producir semillas? ¿generar oxígeno? Esto se dará en base a las características de sus componentes.

Es importante hacer la salvedad de que no todo conjunto de elementos es un sistema, ya que será el observador, aquel que define los límites del área de estudio y/o análisis, es el que delimita el sistema por capacidad y estudio. Es decir, desde la geografía, tenemos que definir cuál va ser ese espacio (geográfico) que vamos a estudiar.

Un ecosistema, presentará relaciones tróficas entre sus componentes, lo cual establece que esas relaciones sean funcionales generando propiedades emergentes tales como: ciclo de nutrientes, ciclo hidrológico, conservación de los suelos y autorregulación, entre otros ciclos biogeoquímicos. Una bosque nativo posee estas propiedades: se ciclan nutrientes cuando combinamos una fracción mineral de la tierra con elementos orgánicos como residuos (o  compost) o bien con microorganismos. Se aprovecha el ciclo hidrológico, o mejor dicho el ciclo hidrosocial desde una mirada antropogeomorfologica y de sociogeomorfología fluvial, pero además, depende de la capacidad de retención del agua de lluvia como un elemento vital. Se conserva el suelo entendiendolo como un elememento vivo, parte de la biosfera pero comprende la interacción de fracciones minerales, microorganismos, la intervención antrópica sin aplicaciones de fertilizantes químicos o plaguidicas, fungicidas o herbicidas artificiales que atentan contra el desarrollo de la vida. La autorregulación implicará la cohesión de las partes del sistema ecológico en una interrelación continua que ofrezca un flujo de energía constante. 

TERMODINÁMICA

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ARDUINO: ESTACIÓN METEOROLÓGICA SIMPLE (APLICACIÓN ESCOLAR)

 SOFTWARE UTILIZADO ARDUINO IDE 2.3.2 | LENGUAJE C++

SENSOR MQ 135

El MQ135 es un sensor de calidad del aire que permite detectar algunos gases peligrosos como Amoniaco, Dióxido de Nitrógeno, Alcohol, Benzeno, Dióxido y Monóxido de carbono. El sensor puede detectar concentraciones de gas entre 10 y 1000 ppm y es de utilidad para detección de gases nocivos para la salud. Partes por millón (ppm) es una unidad de medida con la que se mide la concentración. Determina un rango de tolerancia. Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia (agente, etc.) que hay por cada millón de unidades del conjunto.

Conexiones:

1. Pin VCC del sensor: Conectarlo a los 5V de la placa Arduino.

2. Pin GND del sensor: Conectarlo a la tierra (GND) de la placa Arduino.

3. Pin A0 del sensor: Conectarlo al pin analógico A0 de la placa Arduino.

4. Pin D0 del sensor: Este pin no se utiliza en la configuración básica. Se puede conectar a un pin digital de la placa Arduino si se desea utilizar la funcionalidad de salida digital del sensor.

Código:

#include <Arduino.h>

 

const int sensorPin = A0; // Pin analógico del MQ135

#define RZERO 76.63 // Valor base de calibración en aire limpio (ajustable)

 

// Función para obtener promedio de lecturas y evitar valores anómalos

float getAverageReading(int pin) {

    float sum = 0;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {

        sum += analogRead(pin);

        delay(100);

    }

    return sum / 10;

}

 

// Función para calcular la concentración de gas en PPM

float getPPM(float voltage) {

    float ratio = voltage / 0.1; // Ajuste con valores medidos de referencia

    return 1000 * pow(ratio, -2.327); // Fórmula calibrada para MQ135

}

 

void setup() {

    Serial.begin(9600); // Iniciar comunicación serial

}

 

void loop() {

    float sensorValue = getAverageReading(sensorPin); // Lectura estable del sensor

    float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); // Conversión a voltaje

    float ppm = getPPM(voltage); // Cálculo de concentración

 

    // Mostrar valores en el Monitor Serie

    Serial.print("Valor sensor: ");

    Serial.print(sensorValue);

    Serial.print(" | Voltaje: ");

    Serial.print(voltage);

    Serial.print("V | PPM: ");

    Serial.println(ppm);

 

    delay(2000); // Retardo de 2 segundos

}

Explicación del código:

• La variable sensorPin se define para almacenar el pin analógico al que se conecta el sensor MQ135.

• En la función setup(), se inicializa la comunicación serial a 9600 baudios.

• En la función loop(), se lee el valor analógico del sensor MQ135 utilizando la función analogRead().

• El valor analógico se convierte a voltaje utilizando la fórmula voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0).

• La concentración de gas en ppm se calcula utilizando la ecuación ppm = 232.9 * pow(voltage, -2.327).

• Los valores del sensor, el voltaje y la concentración de gas en ppm se imprimen en la consola serial.

• La función delay(2000) introduce un retardo de 2 segundos entre cada lectura del sensor.

Aclaraciones:

• Este código es un ejemplo básico y puede modificarse para adaptarse a las necesidades específicas de su proyecto.

• La ecuación utilizada para calcular la concentración de gas en ppm es una aproximación y puede variar según el sensor específico y las condiciones ambientales.

• El sensor MQ135 requiere un tiempo de calentamiento de aproximadamente 2 minutos antes de poder proporcionar lecturas precisas.

• El sensor MQ135 es sensible a la humedad y la temperatura, por lo que no se recomienda su uso en entornos hostiles.

• Fuentes:

• https://www.youtube.com/watch?v=ISGIh7QdjSA

• https://www.youtube.com/watch?v=igOPac-3wBQ

• https://www.youtube.com/watch?v=igOPac-3wBQ

El sensor MQ135 es capaz de detectar varios gases, incluyendo amoníaco, óxidos de nitrógeno, alcohol, benceno, humo y dióxido de carbono. También puede detectar otros gases nocivos para la salud. 

Amoníaco (NH3): Es uno de los principales gases detectados por el MQ135. 

Óxidos de nitrógeno (NOx): Estos gases también son detectables por el sensor. 

Alcohol: El MQ135 es sensible a la presencia de alcohol en el aire. 

Benceno (C6H6): También es un gas que el sensor puede detectar. 

Humo: El sensor es sensible a la presencia de humo en el aire. 

Dióxido de carbono (CO2): El MQ135 también puede detectar la presencia de CO2. 

Los gases se miden en partes por millón (ppm) porque es una unidad de medida muy sensible que permite expresar concentraciones muy bajas de gases en una mezcla. Esto es útil para medir la concentración de gases tóxicos, de traza, o cuando se requiere una alta precisión en la medición.

PPM (Partes por millón):

Representa una fracción de un millón de partes de un gas en una mezcla total. Por ejemplo, si hay 1 ppm de un gas, significa que por cada millón de moléculas en la mezcla, una es de ese gas. 

Por qué se usa:

Concentraciones bajas: Muchas sustancias, especialmente los gases tóxicos, pueden tener efectos en la salud o en el medio ambiente incluso en concentraciones muy bajas. Las ppm permiten medir estas concentraciones con precisión. 

Precisión: En campos como la investigación de la contaminación del aire, la salud ocupacional, o la calidad del agua, se necesita una medición muy precisa de las concentraciones de gases. 

Estudio de la calidad del aire: Los niveles de gases como CO2, SO2, NO2, y otros, en el aire se miden en ppm para evaluar la calidad del aire. 

Control de procesos: En algunos procesos industriales, es importante controlar la concentración de gases para asegurar la seguridad y la calidad del producto. 

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SENSOR DHT 11

Es un sensor que mide temperatura y humedad. Es ideal para sistemas de medición climatológicos o para controles de temperatura y humedad. Este sensor, además, incluye un transductor interno de temperatura del tipo NTC y tiene una gran relación señal a ruido ante la interferencia. El NTC es un Coeficiente de Temperatura Negativo: puede referirse a los termistores con coeficiente de temperatura negativo. Estos dispositivos tienen una resistencia que disminuye al aumentar la temperatura. Se utilizan como sensores de temperatura y limitadores de corriente.

Conexiones:

1. VCC del sensor: Conecte el pin VCC del sensor DHT11 al pin 5V de la placa Arduino Uno.

2. DATA del sensor: Conecte el pin DATA del sensor DHT11 al pin de datos digital 2 de la placa Arduino Uno.

3. GND del sensor: Conecte el pin GND del sensor DHT11 al pin GND de la placa Arduino Uno.

Resistencia pull-up (opcional): en este caso no la utilizamos

Se recomienda utilizar una resistencia pull-up de 4.7kΩ entre el pin DATA del sensor y el pin VCC del sensor para mejorar la estabilidad de la señal. Para conectar la resistencia:

1. Conecte un extremo de la resistencia al pin VCC del sensor.

2. Conecte el otro extremo de la resistencia al pin DATA del sensor.

Código:

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2 // Pin al que está conectado el sensor DHT11

#define DHTTYPE DHT11 // Tipo de sensor DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  dht.begin();

}

void loop() {

  // Lectura de la humedad y temperatura

  float humidity = dht.readHumidity();

  float temperature = dht.readTemperature();

  // Verificación de errores en la lectura

  if (isnan(humidity) || isnan(temperature)) {

    Serial.println("Error al leer el sensor DHT11!");

    return;

  }

  // Impresión de los valores

  Serial.print("Humedad: ");

  Serial.print(humidity, 1);

  Serial.print("% ");

  Serial.print("Temperatura: ");

  Serial.print(temperature, 1);

  Serial.println(" °C");

  delay(2000); // Tiempo de espera entre lecturas

}

Explicación del código:

• La biblioteca DHT.h se incluye para trabajar con el sensor DHT11.

• Se definen constantes para el pin al que está conectado el sensor (DHTPIN) y el tipo de sensor (DHTTYPE).

• Se crea una instancia del objeto DHT para manejar el sensor.

• En setup(), se inicializa la comunicación serial y se inicializa el sensor DHT11.

• En loop(), se leen la humedad y la temperatura del sensor.

• Se verifica si hubo un error en la lectura.

• Si no hay errores, se imprimen los valores de humedad y temperatura en la consola serial.

• Se espera un tiempo de 2 segundos antes de realizar la siguiente lectura.

Aclaraciones:

• Asegúrate de que la placa Arduino Uno esté alimentada con un voltaje adecuado (5V) y que la conexión a tierra esté correcta.

• Si estás utilizando una resistencia pull-up, asegúrate de que esté conectada correctamente entre el pin DATA del sensor y el pin VCC del sensor.

• Puedes modificar el código para mostrar la humedad y la temperatura con más decimales si lo deseas.

• Puedes usar este código como base para crear proyectos más complejos que involucren el sensor DHT11 para medir la humedad y la temperatura del ambiente.

Fuentes:

• https://projecthub.arduino.cc/arcaegecengiz/using-dht11-12f621

• https://www.geekfactory.mx/categoria-de-producto/sensores/sensores-de-humedad/

• https://www.youtube.com/watch?v=zDC8pEDqgXk

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No entres docilmente al colapso....

El título parece una advertencia de un prólogo en un libro profético, pero nada más cercano a la realidad, es más bien, una alerta en la crónica de una muerte anunciada. Veamos, un artículo de Folch nos presenta, tal y como lo dice en su nombre “el largo camino hacia la ética ambiental", pero, en este caso, es necesario aclarar que la moral nos refiere al conjunto de valores y normas compartidos por una comunidad que ordenan nuestras acciones, en tanto, la ética es una reflexión sobre la moral, un discurso más explícito y racional, justificado con razones (Gentilli, Pablo 2000). En este sentido el discurso de Folch, argumenta que la actual crisis ambiental es producto de una visión antropocéntrica del mundo que ignora la interdependencia entre los seres humanos y la naturaleza. Para superar esta crisis, es necesario desarrollar una ética ambiental que reconozca el valor intrínseco de la naturaleza y la responsabilidad moral que tenemos hacia ella, sobre todo, cuando expone que aún no pensamos como una especie sino como grupos culturales parciales, y en tal dirección, cita al autor Carbonell para expandir su argumento evidenciando que nuestro comportamiento como especie es el de una plaga, generando ciclos de consumo sobre los recursos naturales. Básicamente, la visión antropocéntrica considera a la naturaleza como un simple recurso al servicio del ser humano, pero es el humano el que debe comprender su lugar en la naturaleza.

Continuando la idea de Folch, “los humanos civilizados son humanos ambientalmente regulados por vía jurídica”, dice, lo cual tiene consistencia si pensamos que hemos mistificado los recursos, a los cuales llamamos naturales. Le dimos capacidad, energía y poder. Si se los considera infinitos como instrumentos de suministro, no pueden tener valor de mercado. Para ello, deben ser escasos, limitados, propensos a las condiciones del ambiente. Hay que cercarlos y transformarlos en mercancía para crear “recursos naturales ilimitados” (Kneen, Brewster 2013).

Folch entiende que la relación entre la sociedad y la naturaleza atraviesa una crisis civilizatoria y para entender la crisis actual y las dificultades para enfrentarla a nivel político, es fundamental conocer su origen. Esta perspectiva hace foco en que las alternativas deben ser soluciones reales y diversas (Tornell y Montaño, 2023).

La relación de la sociedad y la naturaleza expone, que la sociedad accede a satisfacer sus necesidades transformando y modificando los entornos de desarrollo, pero estará circunscripta a la cultura, en una época y lugar determinados, porque no todas las culturas son iguales, de hecho podemos entender a la cultura como la manera en que las distintas sociedades reaccionan a la naturaleza, y para acceder a ella será mediante el uso de la tecnología, la cual creará nuevos entornos sociales, basados en su capacidad de crecimiento y desarrollo. ¿Plaga o especie? Esa es la cuestión… Pensar a la naturaleza como un mercado listo para ser explotado, es parte del engaño que existe en una estafa piramidal sobre el ambiente, que propone compensar daños en lugar de reducirlos.

Si, como dice Yuval Harari, pasamos de ser animales a dioses, entonces fue gracias a las actitudes sociales que señala Folch, controlando la información y la energía, mediante el ejercicio de la religión y la política, que fueron instrumentos de dominio territorial. Control del espacio, identificación de elementos y explotación de recursos naturales: tal como lo fue la revolución agrícola, la cual amplió la suma del alimento a disposición, pero no se tradujo en una dieta mejor, sino en explosiones demográficas y élites consentidas, más comida para más personas (Harari, Yuval 2000).

Un actor crucial para comprender esta situación puede ser evidenciada en el trigo. El trigo es una planta que pertenece a la familia de las gramíneas, su origen data de la civilización mesopotámica, entre los valles de los ríos Tigris y Éufrates en el Medio Oriente, es el cereal más cultivado alrededor del mundo en poco más del 17% de tierra cultivada, siendo el hemisferio norte el que reúne las mejores condiciones para su cultivo. (Fuente)

Repasemos la idea:

Nuestra civilización tiene una mirada antropocentrista del mundo, domesticando razas y cultivares, cercando los elementos en la naturaleza, para crear recursos naturales, que solo pueden perpetuarse con la intervención humana, generando un mercado en el ambiente natural al que solo se modifica con el uso de la tecnología.

El trigo permitió a los humanos producir más alimentos con menos esfuerzo, lo que llevó a un aumento de la población y al desarrollo de las primeras ciudades. También contribuyó a la estratificación social, ya que algunos individuos pudieron acumular más riqueza que otros al controlar la producción de alimentos. Harari, interpela la historia en su libro:

¿Qué es, pues, lo que el trigo ofrecía a los agriculturalistas? No ofrecía nada a la gente en tanto que individuos, pero sí confirió algo a Homo sapiens como especie. Cultivar trigo proporcionaba mucha más comida por unidad de territorio, y por ello permitió a Homo sapiens multiplicarse exponencialmente. Hacia el año 13000 a.C., cuando las personas se alimentaban recolectando plantas silvestres y cazando animales salvajes, el área alrededor del oasis de Jericó, en Palestina, podía sostener todo lo más una tropilla errante de 100 personas relativamente saludables y bien alimentadas. Hacia el 8500 a.C., cuando las plantas silvestres habían dado paso a los campos de trigo, el oasis sostenía una aldea grande pero hacinada de 1.000 personas, que padecían mucho más de enfermedades y desnutrición.

Patricia Aguirre en su obra "Devorando el planeta" amplia la visión política del uso del trigo. Este tipo de cereal que la cultura occidental entroniza es una fuentes de energía, con capacidad de conservación, facilmente cultivables, pero no es perfecto. Tiene gran potencial político: facil de guardar y durable. Aguirre critica la producción industrial del trigo por:

• Su dependencia de combustibles fósiles: La maquinaria agrícola, los fertilizantes y los pesticidas requieren grandes cantidades de energía fósil para su producción y uso.
• Su impacto en la biodiversidad: La expansión de los monocultivos de trigo ha contribuido a la deforestación y a la pérdida de biodiversidad.
• Su uso de agua: El riego es indispensable para el cultivo del trigo en muchas regiones del mundo, lo que genera una gran presión sobre los recursos hídricos.
• Su contaminación del suelo: El uso excesivo de fertilizantes y pesticidas puede contaminar el suelo y las aguas subterráneas.

Es decir, el trigo es un alimento básico para la humanidad, pero su producción industrial tiene un alto costo ambiental. Además, la producción industrial del trigo depende de combustibles fósiles, contamina el suelo y las aguas, y reduce la biodiversidad. Es como menciona Folch, que los humanos tuvieron una intervención cultural sobre sistemas homeostáticos ecológicos, como una manera de asegurar el funcionamiento de la cadena alimentaria. Pero seamos claros, la producción industrial del alimento más común del planeta, como es el trigo, tiene un gran impacto en el cambio climático. Pasamos de un prado exultante a un monótono trigal fumigado.

En nuestros tiempos modernos tenemos antecedentes, tales como el de 2011 en el Internacional Rise Research Intitute en Filipinas, con el arroz, que fue modificado para resistir alteraciones ambientales al cambio climático y a anomalias meteorológicas.

En Argentina, el trigo HB4 es un trigo transgénico desarrollado por la científica Raquel Chan y la empresa Bioceres. Este trigo ha sido modificado genéticamente para tolerar la sequía, lo que significa que puede crecer y producir rendimientos aceptables incluso en condiciones de escasez de agua. Pero lo que no te dicen es que tiene tolerancia al glufosinato de amonio, un herbicida. Esta tolerancia es una de las características principales del trigo HB4, ya que le permite ser rociado con este herbicida para controlar las malezas sin que el trigo sufra daños.

El uso del glufosinato de amonio con el trigo HB4 ha generado controversia. Algunos críticos argumentan que este herbicida es tóxico para los humanos y el medio ambiente, y que su uso podría tener consecuencias negativas a largo plazo. En este sentido, Bioceres, la empresa que desarrolló el trigo HB4, sostiene que el glufosinato de amonio es un herbicida seguro y eficaz. La empresa también afirma que el uso del glufosinato de amonio con el trigo HB4 permite a los agricultores reducir el uso de otros herbicidas más dañinos.

Los defensores del trigo HB4 argumentan que esta tecnología tiene el potencial de aumentar la producción de trigo en Argentina y en el mundo, lo que podría ayudar a combatir el hambre y la pobreza. También señalan que el trigo HB4 es una herramienta importante para adaptarse al cambio climático, ya que las sequías son cada vez más frecuentes e intensas.

¿Tenemos seguridad? La diferencia más evidente entre seguridad y soberanía alimentaria es que esta última insiste en que no se trata únicamente de cubrir la necesidad de alimentos, sino de hacerlo con dignidad y autonomía. Veronica Villa apunta que:

Para lograrlo, es indispensable que el acceso y gestión de la tierra, los territorios, las aguas, las semillas, el ganado y la biodiversidad estén en manos de quienes producen los alimentos y, para ello, debe haber sólidas leyes nacionales e instrumentos internacionales que protejan estos derechos. Para evitar la especulación con los precios y que al mismo tiempo se garanticen ingresos dignos para los pueblos, comunidades y organizaciones de producción [...]

O pensamos como especie o ingresamos al colapso de nuestra civilización dócilmente...

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Bibliografía consultada:

Folch, R. (2007). El largo camino hacia la ética ambiental. Barcelona: Icaria Editorial.

Armenteras, D., González, T. M., Vergara, L. K., Luque, F. J., Rodríguez, N., & Bonilla, M. A. (2016). A review of the ecosystem concept as a “unit of nature” 80 years after its formulation. Ecosistemas: revista científica y técnica de ecología y medio ambiente, 25(1), 83–89. https://doi.org/10.7818/ecos.2016.25-1.12

Ricklefs, R.E. 1998. Capítulo 6: Energía en el ecosistema. Pp 145 - 165. En: Invitación a la investigación a la Ecología. La Economía de la naturaleza. Cuarta edición. Editorial Medica Panamericana, SA Buenos Aires, Argentina.

Margalef, R. 2002. Capítulo 2: Sistemas Físicos y Ecosistemas. pp 79 - 103. En: Teoría de los sistemas ecológicos. Alfaomega. Grupo Editor. Barcelona, España.

Hardin, Garrett. La tragedia de los comunes. Polis, Revista de la Universidad Bolivariana, vol. 4, núm. 10, 2005, p. 0 Universidad de Los Lagos Santiago, Chile. https://www.redalyc.org/pdf/305/30541023.pdf

JAMES LOVELOCK, LYNN MARGULIS. Por: Erwin Andrei Hortua Cortes. Universidad Distrital “Francisco José de Caldas” andreihortua@gmail.com. Julio de 2007. https://mon.uvic.cat/tlc/files/2016/06/GAIA-lovelock_margulis_gaia_2__contra-versus.pdf

Harari, Yuval Noah. De animales a dioses. En linea: https://www.pratec.org/wpress/pdfs-pratec/De-animales-a-dioses-Breve-historia-de-la-humanidad.pdf

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