Programa de formación de grado




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Ensayos de toxicidad



Los ensayos de toxicidad son los bio ensayos empleados para reconocer y evaluar los efectos de los contaminantes sobre la biota. En los bioensayos se usa un tejido vivo, organismo, o grupo de organismos, como reactivo para evaluar los efectos de cualquier sustancia fisiológicamente activa.
Estos ensayos, básicamente, consisten en la exposición de grupos de organismos, a determinadas concentraciones del tóxico por un tiempo determinado. Los organismos deben estar en buenas condiciones de salud, previamente aclimatados a las condiciones del ensayo, y se mantienen en condiciones ambientales constantes. Además se dispone de grupos de control (que no se exponen al tóxico). Luego se miden y registran los efectos biológicos observados en cada uno de los grupos control y tratados y, posteriormente, se efectúa un análisis estadístico de los datos obtenidos.
Los efectos tóxicos a evaluar pueden ser: mortalidad, inmovilidad, inhibición del crecimiento de la población, alteración del comportamiento, etc. Se determinan distintas variables como, por ejemplo, la concentración letal 50 (CL 50), que es la concentración letal para el 50 % de los individuos expuestos. Las condiciones de los cultivos y los ensayos deben estar altamente estandarizadas para permitir la comparación de los resultados.
Los ensayos de toxicidad permiten establecer los límites permitidos para los distintos contaminantes, evaluar el impacto de mezclas sobre las comunidades de los ambientes que las reciben y comparar la sensitividad de una o más especies a distintos tóxicos o a diferentes condiciones para el mismo tóxico. Es útil para la investigación básica del fenómeno de toxicidad, establecer criterios o patrones de calidad de aguas superficiales o efluentes, la evaluación del impacto ambiental y del riesgo ecológico y el monitoreo de las condiciones de un cuerpo de agua.
Generalmente, no es suficiente para proteger la biota registrar en un ecosistema dado las concentraciones de las sustancias químicas; los programas para monitorear tales sustancias suelen ser muy caros, y aquellas de alta toxicidad generalmente deben detectarse en concentraciones muy bajas, usando equipo costoso y personal muy entrenado; y en un solo ambiente puede haber cientos de contaminantes con efectos muchas veces no aditivos. Por lo tanto, se necesitan los ensayos biológicos que son relativamente simples, rápidos y económicos, y pueden brindar información adicional sobre el riesgo potencial, incluyendo efectos tóxicos como generación de cáncer, malformaciones, desórdenes de conducta, efectos acumulativos, antagonismos y sinergismos.
Los ensayos pueden ser de laboratorio (con un número reducido de especies, y en condiciones estandarizadas que reproducen sólo en forma muy parcial las condiciones naturales en el ambiente), o de campo (con “encierros” sometidos a las condiciones del medio).
Mediante los ensayos de toxicidad se estudian las relaciones dosis o concentración, efecto y dosis o concentración - respuesta (efecto: cambio biológico evaluable por una escala de intensidad o severidad; respuesta: proporción de la población expuesta que manifiesta un efecto definido).
Los organismos empleados para los ensayos deben tener alta sensibilidad a los tóxicos, ya que al establecer las concentraciones seguras para ellos se espera proteger a todo el ecosistema, pero hay que tener en cuenta que distintas especies tienen diferente sensitividad a distintas sustancias químicas. Más de 150 especies desde bacterias hasta mamíferos se usaron como organismos para test, pero sólo unas 40 tuvieron cierta aprobación oficial. De todos modos, ninguna especie aislada podría representar adecuadamente un ecosistema entero en sensitividad toxicológica, por lo que hay organizaciones que recomiendan una serie de ensayos crónicos incluyendo, por ej: algas, dáfnidos y peces . Se utilizan métodos integrados (secuencial, para evaluar la toxicidad de sustancias químicas puras, y simultáneo, para deshechos que contienen varias sustancias diferentes). Los ensayos deberían complementarse con monitoreos biológicos y el uso de indicadores ecológicos.

Actividad 1.

a.-Realiza una revisión bibliográfica referente al tema de contaminación y ecotoxicología escoge un artículo para realizarle un análisis del mismo.

b.- Realiza una revisión bibliográfica referente al tema de Calidad Ambiental y construye su concepto así como los parámetros utilizados para determinarla

b.-Realiza un cuadro donde se plasme los diferentes agentes contaminantes.
Actividad 2.

Desarrolla una metodología que te permita determinar si un ambiente esta contaminado y aplícalo en tu comunidad.
Actividad 3.

Forma pequeños grupos y discute los resultados obtenidos en las actividades 1 y 2. Presenta un informe escrito de lo discutido.




TEMA I

GENERALIDADES SOBRE LOS INDICADORES BIOLÓGICOS


CONTENIDO A TRATAR:

Indicador Biológico: concepto, características y tipos.

ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE Y EVALUACIÓN:

  • Lectura y subrayado de ideas principales y secundarias de material.

  • Significación del tema discutido

  • Elaboración de mapas mentales, mapas conceptuales o esquemas

  • Construcción de conceptos

  • Generación de preguntas y respuestas


Actividad 1.
a.- Antes de la lectura:

  • Identifica lo que sabes acerca del tema

  • Escribe preguntas que te gustaría contestar.

  • Elabora predicciones acerca de lo que se encontrará en la lectura.

b.- Durante la lectura:

  • Trata de generar imágenes acerca de lo que lees.

  • Ocasionalmente elabora un resumen de lo leído.

  • Trata de responder las preguntas planteadas antes de leer.

  • Determina si tus predicciones fueron correctas.


BIOINDICADORES.

Tomado de: Principios de Ecotoxicología (2002). Capó M., Miguel A., Ediciones McGraw-Hill Profesional, España, p. 314.
La primera definición que podría hacerse del término «bioindicador» se deriva directamente de su etimología: un bioindicador es un ser vivo que indica las condiciones del medio en que vive. Otra definición algo más precisa podría ser: bioindicadores son aquellos organismos o comunidades en los que su existencia, sus características estructurales, su funcionamiento y sus reacciones dependen del medio en que se desarrollan y cambian al modificarse las condiciones ambientales.
Los bioindicadores son, pues, sensibles a los cambios ambientales y reaccionan ante ellos como si fueran estímulos específicos. Los estímulos absorbidos provocan respuestas en los bioindicadores que dan información tanto acerca de los cambios ocurridos como, en ocasiones, del nivel de intensidad del cambio ambiental. Por ejemplo, una planta de tipo «árbol caducifolio» ante el estímulo «contaminación atmosférica», reacciona de tal forma que sus hojas comienzan a presentar síntomas de clorosis; los síntomas serán más intensos cuanto más intenso sea el estímulo, o lo que es lo mismo, las zonas cloróticas serán más extensas cuanto más elevada sea la contaminación hasta producirse necrosis, muerte y caída de las hojas.
La capacidad de respuesta de los bioindicadores depende de muchos factores. Por ejemplo:

  • De la composición genética del organismo, porque puede favorecer o no la adaptación a los cambios, y por tanto, la manifestación de respuestas, fácil y rápidamente visibles.

  • De su estado de desarrollo, pues hay etapas en el ciclo vital que son más influyentes, por ejemplo, los individuos juveniles suelen ser más sensibles, mientras que los adultos suelen ser más resistentes.

  • De las propias condiciones ambientales, porque los estímulos pueden ser infi­nitamente variados y sus efectos no siempre son aditivos, sino que puede haber sinergismos o efectos potenciadores de unas condiciones frente a otras.

En este orden de ideas de las definiciones dadas se puede deducir que, puesto que todos los seres vivos responden a los factores ambientales, todos ellos son bioindicadores y desde luego, en sentido amplio, lo son. Lo que ocurre es que unos son mejores o más útiles que otros, bien porque respondan mejor o porque las respuestas sean a hechos más interesantes.
Tipos de bioindicadores

Los bioindicadores pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios.

1.° El más sencillo consiste en atender al grado de sensibilidad que muestran frente a los estímulos ambientales; así, se puede diferenciar especies muy sensibles, sensibles, poco sensibles y resistentes.

2.° Otro criterio que puede utilizarse es la forma de respuesta a los estímulos; según este criterio se puede hablar de:

Detectores: bioindicadores que viven naturalmente en un área y que, sim­plemente, muestran respuestas tales como cambios de vitalidad, mortalidad, capacidad reproductora, abundancia, etc., ante los cambios am­bientales que se produzcan en su entorno. Por ejemplo, los musgos epífitos que viven en las ciudades se vuelven estériles o se atenúa mucho su capa­cidad reproductora por causa de la contaminación atmosférica.

Explotadores: bioindicadores cuya presencia indica la probabilidad elevada de que exista una perturbación. Con frecuencia son organismos que, de forma más o menos repentina, se hacen muy abundantes en un lugar, casi siempre debido a la falta de competidores, que han sido previa-mente eliminados por la perturbación. Por ejemplo, la abundancia de ciertas cianobacterias indica que las aguas están eutrofizadas; la abun­dancia de ortigas indica que hay acúmulos de materiales ricos en nitratos en ese lugar.
Centinelas: bioindicadores sensibles o muy sensibles, que se introdu­cen artificialmente en un medio y funcionan como alarmas, porque detectan rápidamente los cambios. Se utilizan fundamentalmente para detectar contaminantes.

Acumuladores: bioindicadores que por lo general son resistentes a cier­tos compuestos al ser capaces de absorberlos y acumularlos en cantidades medibles. Por ejemplo, ciertos briofitos acumulan metales pesados en cantidades apreciables; el ray-grass es resistente a los metales pesados.

Organismos test o bioensayo: bioindicadores que se utilizan en el laboratorio a modo de reactivos para detectar la presencia y/o la concentración de contaminantes. Son siempre bioindicadores sensibles tanto plantas como bacterias y, en algunos casos, ratas y ratones. Además de ser usados para detectar contaminantes y su concentración también suelen utilizarse para establecer listas de contaminantes según su toxicidad.

3.° Por otra parte, atendiendo al criterio de poder cuantificar las respuesta, los bioindicadores pueden ser:

Bioindicadores en sentido estricto: son aquellos que con su presencia o ausencia y abundancia, indican los efectos de un factor ambiental de forma cualitativa; pueden ser tanto positivos, por su presencia y/o abun­dancia, como negativos, por su ausencia.
Como ejemplo de bioindicadores positivos se pueden citar a aquellas plantas que sólo viven en lugares donde hay ciertos metales como Pb, Cu o Au, ya que con su presencia indicarán la existencia de esos metales en el sustrato. Como ejemplo típico de bioindicadores negativos podemos recordar a los líquenes, que por ser muy sensibles a los contaminantes de la atmósfera urbana suelen desaparecer de las ciudades.
Biomonitores: son especies que indican la presencia de contaminantes o perturbaciones no sólo de forma cualitativa, sino también de forma cuantitativa, porque sus reacciones son de alguna manera proporcionales al grado de contaminación o perturbación.
Las especies pueden ser biomonitores bien porque reaccionen de una forma determinada, es decir, por sus reacciones manifiestas, o bien porque acumulen los contaminantes y lleguen a tenerlos en cantidades medibles, es decir, por acumulación.
Los biomonitores, por otra parte, pueden ser a su vez pasivos, si son naturales en la zona que se esté considerando, o activos, si son intro­ducidos por el hombre mediante transplantes. Por ejemplo, algunos briofitos, como ya hemos dicho anteriormente, tienen capacidad para acumular metales pesados; en su hábitat típico serían biomonitores acu­muladores pasivos, pero si se transplantan a lugares donde se sospecha la presencia de metales pesados, los briofitos los irán absorbiendo y se podrá medir las cantidades acumuladas, en cuyo caso serían biomoni­tores acumuladores activos. La Tabla 8.1. recoge de forma esquemática todos estos tipos de bioindi­cadores.

TABLA 8.1 Tipos de Bioindicadores


Criterio


Tipos de Bioindicadores



Grado de sensibilidad

Forma de respuesta
Posibilidad de medida





Muy sensibles

Sensibles

Poco sensibles

Resistentes
Detectores

Explotadores

Centinelas

Acumuladores

Organismos test o bioensayo
Bioindicadores en sentido estricto

Biomonitores: por reacciones manifiestas

por acumulación

Biomonitores: pasivos (naturales)

activos (transplantes)




Caracterización de bioindicadores
Cuando se habla de bioindicadores en sentido amplio, siempre hay que tener ciertas precauciones. Por ejemplo, hay que tener siempre en cuenta que los bioindicadores lo son en principio localmente, pues sus requisitos pueden ser diferentes en distintos puntos geográficos; éste es el caso de algunas plantas, que son calcícolas en zonas llu­viosas y, sin embargo, en zonas más secas son indiferentes, o de aquellas que tienen variedades resistentes a diversos factores ambientales según las zonas del mundo en que se encuentren.
Por otra parte, hay muy pocas especies que sean cosmopolitas, es decir, que su área de distribución cubra toda la superficie de la tierra, por esto puede ocurrir que los datos acerca de bioindicadores que se conozcan de un lugar del mundo no sean utilizables en otros, simplemente, porque esas especies bioindicadoras no vivan allí. Por tanto, sería necesario tener estudios básicos o estudios piloto para establecer qué espe­cies son las más adecuadas como bioindicadoras, así como una idea aproximada previa de cuál sería la extensión de la zona en que esas especies podrían ser útiles como bioindicadoras.
La extensión de las zonas de utilidad debería considerarse en función de las divi­siones biogeográficas o corológicas, ya que éstas están basadas en parte en las áreas de distribución de las especies. Así, si nos referimos a Navarra y en relación con las plantas, las zonas podrían ser las siguientes: atlántica, pirenaica, prepirenaica, rioja­no-estellesa y bardenera.
También hay que tener precaución con los indicadores negativos, o sea, por au­sencias, pues los motivos por los que una especie no está en un lugar pueden ser muy variados, incluso múltiples, y no sólo debidos a que le esté afectando alguna perturbación. Por ejemplo, puede ocurrir que las condiciones del medio no sean adecuadas, (sería inútil buscar especies basófilas en medios ácidos), o que las condiciones del medio sí sean adecuadas y que la especie no viva en ese lugar por razones biogeo­gráficas o históricas (por ejemplo, podríamos pensar que en los hayedos de Navarra se cultiva con facilidad el haya del hemisferio sur, gen. Nothofagus, pero no puede vivir porque Navarra no esta en el hemisferio sur, que es donde se distribuye Nothofagus).
También puede ocurrir que las condiciones y el área de distribución sean ade­cuadas; pero si hay una competencia muy fuerte entre especies, alguna se puede ver excluida, o bien, que los individuos de la especie estén realmente en un reducido núme­ro y, al ser pequeños e insignificantes que no se distingan (error de muestreo), o no se localicen porque los métodos de muestreo hayan sido inadecuados (falta el diseño de muestreo), o efectivamente, puede ser que la especie sí estuviera antes allí y haya desaparecido a causa de la contaminación o por los cambios ambientales.
Generalmente, es imposible decir qué causa ha sido la decisiva, aunque hay excepciones; por ejemplo, si se han hecho pruebas mediante transplantes y se ha visto la causa de la desaparición o si se ha observado la destrucción de especies en un área a lo largo de un período de tiempo relativamente corto, como el caso de la desaparición de los líquenes en las ciudades (en este caso está claro que el motivo ha sido el «factor ciudad»).
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