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Ver también: Ingeniería ambiental
Combino VAG auf Rasengleis.jpg

La ingeniería ecológica utiliza la ecología y la ingeniería para predecir, diseñar, construir o restaurar y gestionar ecosistemas que integran " la sociedad humana con su entorno natural en beneficio de ambos". [1]

Orígenes, conceptos clave, definiciones y aplicaciones [ editar ]

La ingeniería ecológica surgió como una nueva idea a principios de la década de 1960, pero su definición ha tardado varias décadas en perfeccionarse, su implementación aún está en proceso de ajuste y su reconocimiento más amplio como un nuevo paradigma es relativamente reciente. La ingeniería ecológica fue introducida por Howard Odum y otros [2] como la utilización de fuentes de energía naturales como el insumo predominante para manipular y controlar los sistemas ambientales. Los orígenes de la ingeniería ecológica se encuentran en el trabajo de Odum con el modelado ecológico y la simulación de ecosistemas para capturar macropatrones holísticos de flujos de energía y materiales que afectan el uso eficiente de los recursos.

Mitsch y Jorgensen [3] resumieron cinco conceptos básicos que diferencian la ingeniería ecológica de otros enfoques para abordar problemas en beneficio de la sociedad y la naturaleza: 1) se basa en la capacidad de autodiseño de los ecosistemas ; 2) puede ser la prueba de campo (o ácida) de las teorías ecológicas; 3) se basa en enfoques de sistema; 4) conserva las fuentes de energía no renovables ; y 5) apoya la conservación biológica y de los ecosistemas .

Mitsch y Jorgensen [4] fueron los primeros en definir la ingeniería ecológica como el diseño de servicios sociales que benefician a la sociedad y la naturaleza, y luego señalaron [5] [6] [7] [3] que el diseño debe basarse en sistemas, ser sostenible y Integrar la sociedad con su medio natural.

Bergen y col. [8] definió la ingeniería ecológica como: 1) utilizar la ciencia y la teoría ecológicas; 2) aplicando a todo tipo de ecosistemas; 3) adaptar los métodos de diseño de ingeniería; y 4) reconocer un sistema de valores rectores.

Barrett (1999) [9] ofrece una definición más literal del término: "el diseño, construcción, operación y gestión (es decir, ingeniería) de estructuras paisajísticas / acuáticas y comunidades vegetales y animales asociadas (es decir, ecosistemas) para beneficiar la humanidad y, a menudo, la naturaleza ". Barrett continúa: "otros términos con significados equivalentes o similares incluyen ecotecnología y dos términos que se usan con mayor frecuencia en el campo del control de la erosión : bioingeniería del suelo e ingeniería biotecnológica. Sin embargo, la ingeniería ecológica no debe confundirse con" biotecnología "cuando se describe la ingeniería genética en el nivel celular. nivel, o ' bioingeniería ' que significa construcción de partes artificiales del cuerpo ".

Las aplicaciones en ingeniería ecológica se pueden clasificar en 3 escalas espaciales: 1) mesocosmos (~ 0,1 a cientos de metros); 2) ecosistemas (~ 1 a 10 de km); y 3) sistemas regionales (> decenas de km). La complejidad del diseño probablemente aumenta con la escala espacial. Las aplicaciones están aumentando en amplitud y profundidad, y probablemente impactan en la definición del campo, a medida que se exploran más oportunidades para diseñar y usar ecosistemas como interfaces entre la sociedad y la naturaleza. [10] La implementación de la ingeniería ecológica se ha centrado en la creación o restauración de ecosistemas, desde humedales degradados hasta tinas e invernaderos multicelulares que integran servicios microbianos, pesqueros y vegetales para procesar aguas residuales humanas.en productos como fertilizantes, flores y agua potable . [11] Las aplicaciones de la ingeniería ecológica en las ciudades han surgido de la colaboración con otros campos como la arquitectura paisajística , la planificación urbana y la horticultura urbana , [8] para abordar la salud humana y la biodiversidad, como se apunta en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU , con proyectos holísticos. como la gestión de aguas pluviales . Las aplicaciones de la ingeniería ecológica en paisajes rurales han incluido el tratamiento de humedales [12] y la reforestación comunitaria a través del conocimiento ecológico tradicional .[13] La permacultura es un ejemplo de aplicaciones más amplias que han surgido como disciplinas distintas de la ingeniería ecológica, donde David Holmgren cita la influencia de Howard Odum en el desarrollo de la permacultura.

Pautas de diseño, clases funcionales y principios de diseño [ editar ]

El diseño de ingeniería ecológica combinará la ecología de sistemas con el proceso de diseño de ingeniería . El diseño de ingeniería generalmente implica la formulación de problemas (meta), el análisis de problemas (restricciones), la búsqueda de soluciones alternativas, la decisión entre alternativas y la especificación de una solución completa. [14] Un marco de diseño temporal es proporcionado por Matlock et al., [15] indicando que las soluciones de diseño se consideran en tiempo ecológico. Al seleccionar entre alternativas, el diseño debe incorporar la economía ecológica en la evaluación del diseño [15] y reconocer un sistema de valores rectores que promueva la conservación biológica, beneficiando a la sociedad y la naturaleza. [7][8]

La ingeniería ecológica utiliza la ecología de sistemas con diseño de ingeniería para obtener una visión holística de las interacciones dentro y entre la sociedad y la naturaleza. La simulación de ecosistemas con el lenguaje de sistemas energéticos (también conocido como lenguaje de circuitos de energía o energese) de Howard Odum es una ilustración de este enfoque de ecología de sistemas. [dieciséis]El desarrollo y la simulación de este modelo holístico define el sistema de interés, identifica los límites del sistema y hace un diagrama de cómo la energía y el material entran, entran y salen de un sistema para identificar cómo utilizar los recursos renovables a través de los procesos del ecosistema y aumentar la sostenibilidad. El sistema que describe es una colección (es decir, grupo) de componentes (es decir, partes), conectados por algún tipo de interacción o interrelación, que responde colectivamente a algún estímulo o demanda y cumple algún propósito o función específica. Al comprender la ecología de sistemas, el ingeniero ecológico puede diseñar de manera más eficiente con los componentes y procesos del ecosistema dentro del diseño, utilizar energía y recursos renovables y aumentar la sostenibilidad.

Mitsch y Jorgensen [3] identificaron cinco clases funcionales para diseños de ingeniería ecológica:

  1. Ecosistema utilizado para reducir / resolver el problema de la contaminación. Ejemplo: fitorremediación, humedales de aguas residuales y biorretención de aguas pluviales para filtrar el exceso de nutrientes y la contaminación por metales.
  2. Ecosistema imitado o copiado para abordar el problema de los recursos. Ejemplo: restauración de bosques, reemplazo de humedales e instalación de jardines de lluvia al lado de la calle para extender la cubierta del dosel para optimizar el enfriamiento residencial y urbano.
  3. Ecosistema recuperado después de una perturbación. Ejemplo: restauración de tierras mineras, restauración de lagos y restauración de canales acuáticos con corredores ribereños maduros
  4. Ecosistema modificado de manera ecológicamente racional. Ejemplo: extracción selectiva de madera, biomanipulación e introducción de peces depredadores para reducir los peces planctívoros, aumentar el zooplancton, consumir algas o fitoplancton y aclarar el agua.
  5. Los ecosistemas se utilizan en beneficio sin destruir el equilibrio. Ejemplo: agroecosistemas sostenibles, acuicultura multiespecie e introducción de parcelas agroforestales en propiedades residenciales para generar producción primaria en múltiples niveles verticales.

Mitsch y Jorgensen [3] identificaron 19 principios de diseño para la ingeniería ecológica, pero no se espera que todos contribuyan a un diseño único:

  1. La estructura y función del ecosistema se determinan forzando las funciones del sistema;
  2. Los aportes de energía a los ecosistemas y el almacenamiento disponible del ecosistema son limitados;
  3. Los ecosistemas son sistemas abiertos y disipativos (no equilibrio termodinámico de energía, materia, entropía, sino aparición espontánea de estructura compleja y caótica);
  4. La atención a un número limitado de factores que gobiernan / controlan es más estratégica para prevenir la contaminación o restaurar ecosistemas;
  5. Los ecosistemas tienen alguna capacidad homeostática que resulta en suavizar y deprimir los efectos de entradas fuertemente variables;
  6. Adaptar las rutas de reciclaje a las tasas de los ecosistemas y reducir los efectos de la contaminación;
  7. Diseño para sistemas de impulsos siempre que sea posible;
  8. Los ecosistemas son sistemas de diseño propio;
  9. Los procesos de los ecosistemas tienen escalas de tiempo y espacio características que deben tenerse en cuenta en la gestión ambiental;
  10. Se debe defender la biodiversidad para mantener la capacidad de auto diseño de un ecosistema;
  11. Los ecotonos, zonas de transición, son tan importantes para los ecosistemas como las membranas para las células;
  12. Siempre que sea posible, debería utilizarse el acoplamiento entre ecosistemas;
  13. Los componentes de un ecosistema están interconectados, interrelacionados y forman una red; considerar los esfuerzos directos e indirectos de desarrollo de ecosistemas;
  14. Un ecosistema tiene una historia de desarrollo;
  15. Los ecosistemas y las especies son más vulnerables en sus límites geográficos;
  16. Los ecosistemas son sistemas jerárquicos y forman parte de un paisaje más amplio;
  17. Los procesos físicos y biológicos son interactivos, es importante conocer las interacciones tanto físicas como biológicas e interpretarlas adecuadamente;
  18. La eco-tecnología requiere un enfoque holístico que integre todas las partes y procesos que interactúan en la medida de lo posible;
  19. La información de los ecosistemas se almacena en estructuras.

Mitsch y Jorgensen [3] identificaron las siguientes consideraciones antes de implementar un diseño de ingeniería ecológica:

  • Crear un modelo conceptual para determinar las partes de la naturaleza conectadas al proyecto;
  • Implementar un modelo informático para simular los impactos y la incertidumbre del proyecto;
  • Optimice el proyecto para reducir la incertidumbre y aumentar los impactos beneficiosos.

Plan de estudios académico (universidades) [ editar ]

Se ha propuesto un plan de estudios académico para la ingeniería ecológica [15] y las instituciones de todo el mundo están iniciando programas. Los elementos clave de este plan de estudios son: ingeniería ambiental ; ecología de sistemas ; ecología de restauración ; modelado ecológico ; ecología cuantitativa; economía de la ingeniería ecológica y asignaturas optativas técnicas . [17]

Complementando este conjunto de cursos, se encuentran los cursos de requisitos previos en áreas temáticas físicas, biológicas y químicas, y experiencias de diseño integrado. Según Matlock et al. [15], el diseño debe identificar las limitaciones, caracterizar las soluciones en el tiempo ecológico e incorporar la economía ecológica en la evaluación del diseño. Se ha demostrado la economía de la ingeniería ecológica utilizando principios energéticos para un humedal. [18] y utilizando la valoración de nutrientes para una granja lechera [19].

Literatura [ editar ]

  • Howard T. Odum (1963), Actas de "El hombre y el ecosistema", Conferencia de Lockwood sobre los bosques suburbanos y la ecología, en: Boletín Connecticut Agric. Estación .
  • WJ Mitsch y SE Jørgensen (1989). Ingeniería ecológica: una introducción a la ecotecnología . Nueva York: John Wiley and Sons .
  • WJ Mitsch (1993), Ingeniería ecológica: "un papel cooperativo con los sistemas de soporte de vida planetarios . Environmental Science & Technology 27: 438-445".
  • KR Barrett (1999). "Ingeniería ecológica en recursos hídricos: los beneficios de colaborar con la naturaleza". Water International . 24 : 182-188. doi : 10.1080 / 02508069908692160 .
  • PC Kangas (2004). Ingeniería ecológica: principios y práctica . Boca Raton, Florida: Lewis Publishers, CRC Press . ISBN 978-1566705998.
  • WJ Mitsch y SE Jørgensen (2004). Ingeniería Ecológica y Restauración de Ecosistemas . Nueva York: John Wiley and Sons. ISBN 978-0471332640.
  • HD van Bohemen (2004), Obras de Ingeniería Ecológica e Ingeniería Civil , Tesis Doctoral TU Delft, Holanda.
  • D. Masse; JL Chotte; E. Scopel (2015). "Ingeniería ecológica para la agricultura sostenible en regiones áridas y semiáridas de África Occidental" . Ficha temática del CSFD (11): 2.

Ver también [ editar ]

  • Repoblación forestal
  • Agroecologia
  • Agroforestería
  • Silvicultura análoga
  • Biomasa
  • Biomasa (ecología)
  • Tira tampón
  • Red de innovación colaborativa
  • Humedal construido
  • Deforestación
  • Deforestación durante la época romana
  • Desertificación
  • Métodos de ingeniería ecológica
  • Paisajismo energéticamente eficiente
  • Ingeniería Ambiental
  • Agricultura forestal
  • Jardinería forestal
  • Gran Muralla Verde
  • Shelterbelt de las Grandes Llanuras (1934-)
  • Gran plan para la transformación de la naturaleza : un ejemplo de ingeniería ecológica aplicada en las décadas de 1940 y 1950
  • Seto
  • Huertos caseros
  • Ecologia humana
  • Macroingeniería
  • Megaproyectos
  • Permaforestería
  • Proyecto forestal del Sahara
  • Valla de arena
  • Invernadero de agua de mar
  • Agricultura sostenible
  • Terra preta
  • Programa Forestal Refugio de Three-North
  • Artesanía salvaje
  • Protección contra el viento

Referencias [ editar ]

  1. ^ WJ Mitsch & SE Jorgensen (1989), "Introducción a la ingeniería ecológica", en: WJ Mitsch y SE Jorgensen (Editores), Ingeniería ecológica: una introducción a la ecotecnología . John Wiley & Sons, Nueva York, págs. 3-12.
  2. ^ HT Odum y col. (1963), Experimentos con Ingeniería de Ecosistemas Marinos , en: Publicación del Instituto de Ciencias Marinas de la Universidad de Texas , 9: 374-403.
  3. ^ a b c d e W.J. Mitsch y SE Jorgensen (2004), "Ingeniería ecológica y restauración de ecosistemas". John Wiley & Sons, Nueva York
  4. ^ WJ Mitsch y SE Jorgensen (1989), "Introducción a la ingeniería ecológica" En: WJ Mitsch y SE Jorgensen (Editores), Ingeniería ecológica: una introducción a la ecotecnología . John Wiley & Sons, Nueva York, págs. 3-12.
  5. ^ WJ Mitsch (1993), "Ingeniería ecológica: un papel cooperativo con los sistemas de soporte vital planetario" en: Ciencia y tecnología ambientales , 27: 438-45.
  6. ^ WJ Mitsch (1996), "Ingeniería ecológica: un nuevo paradigma para ingenieros y ecologistas", En: PC Schulze (Editor), Ingeniería dentro de restricciones ecológicas . National Academy Press, Washington, DC, págs. 114-132.
  7. ^ a b W.J. Mitsch & SE Jørgensen (2003), "Ingeniería ecológica: un campo cuyo tiempo ha llegado", en: Ecological Engineering , 20 (5): 363-377.
  8. ^ a b c S.D. Bergen y col. (2001), "Principios de diseño para la ingeniería ecológica", en: Ecological Engineering , 18: 201-210.
  9. ^ KR Barrett (1999). "Ingeniería ecológica en recursos hídricos: los beneficios de colaborar con la naturaleza". Water International . 24 : 182-188. doi : 10.1080 / 02508069908692160 .
  10. ^ Centro de Humedales, Ingeniería Ecológica , webtext 2007.
  11. ^ NJ Todd y J. Todd (1994). De las ecociudades a las máquinas vivas: principios del diseño ecológico . Berkeley: Libros del Atlántico Norte. ISBN 978-1556431500.
  12. ^ AM Nahlik y WJ Mitsch. (2006), "Tratamiento de humedales tropicales dominados por macrófitos flotantes para el mejoramiento de la calidad del agua en Costa Rica", en: Ingeniería Ecológica , 28: 246-257.
  13. ^ SAW Diemont y otros (2006), "Lancandon Maya Forest Management: Restauración de la fertilidad del suelo utilizando especies de árboles nativos", en: Ecological Engineering , 28: 205-212.
  14. ^ EV Krik
  15. ^ a b c d M.D. Matlock y otros (2001), "Ingeniería ecológica: una justificación para el plan de estudios estandarizado y la certificación profesional en los Estados Unidos", en: Ingeniería ecológica , 17: 403-409.
  16. ^ Brown, MT (2004) Una imagen vale más que mil palabras: lenguaje y simulación de sistemas energéticos. Modelización ecológica 178 (1-2), 83-100.
  17. ^ Diemont, SW, TJ Lawrence y TA Endreny. "Visualización de la educación en ingeniería ecológica: una encuesta internacional de la comunidad educativa y profesional", Ingeniería ecológica, 36 (4): 570-578, 2010. DOI: 10.1016 / j.ecoleng.2009.12.004
  18. ^ S. Ton, HT Odum & JJ Delfino (1998), "Evaluación económica ecológica de alternativas de manejo de humedales", en: Ingeniería ecológica , 11: 291-302.
  19. ^ C. Pizarro y otros, Evaluación económica de la tecnología de depuradores de césped de algas para el tratamiento de efluentes de estiércol de lechería. Ingeniería ecológica, 26 (12): 321-327.

Enlaces externos [ editar ]

  • ¿Qué es la "ingeniería ecológica"? Webtext, Grupo de Ingeniería Ecológica, 2007.
  • Sitio web de la Sociedad de Estudiantes de Ingeniería Ecológica , EESS, Universidad Estatal de Oregon, 2011.
  • Texto web de ingeniería ecológica por el Centro Howard T.Odum para los humedales de la Universidad de Florida, 2007.

Organizaciones [ editar ]

  • Sociedad Estadounidense de Ingeniería Ecológica , página de inicio.
  • Sitio web de la Sociedad de Estudiantes de Ingeniería Ecológica , EESS, Universidad Estatal de Oregon, 2011.
  • Sociedad Estadounidense de Ingenieros Profesionales de Humedales , página de inicio, wiki.
  • Grupo de Ingeniería Ecológica , página de inicio.
  • Página de inicio de la Sociedad Internacional de Ingeniería Ecológica .

Revistas científicas [ editar ]

  • Ingeniería Ecológica desde 1992, con descripción general del campo.
  • Ingeniería Paisajista y Ecológica desde 2005.