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Neida Duque   C.I. 10.745.732                                                   ESTUDIOS AMBIENTALES

sistemas biológicos subsistema biosfera autoecologia ecosistemas  
|| sistemas biológicos

Los sistemas biológicos están conformados por subconjunto de componentes de carácter orgánico que, junto con aquellos de índole inorgánico conocidos como “Sistemas Físicos” integran en nuestro planeta ese agregado universal que denominamos “Sistemas Naturales”. Luego, los sistemas biológicos están constituidos por la suma de todos los seres vivientes que existen.

Características fundamentales de los sistemas biológicos. Niveles de organización biológica.

Un análisis químico de los elementos constituyentes de todos los seres vivos conocidos revelaría que casi todos de ellos están formados por, por los mismos elementos químicos. Si los elementos químicos de los seres vivos están presentes en el planeta la proporción en que se encuentran es diferente, e inculco diferente a la de la corteza terrestre, que es el medio donde se desarrolla.  De todos los elementos que se hallan en la corteza sólo 70 son componentes de los seres vivos y de estos sólo 16 son comunes a todos ellos. Se denomina elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. En la actualidad se han identificado unos 70. Se agrupan en tres categorías:

  • Bioelementos principales C, H, O, N.
  • Bioelementos secundarios: S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl
  • Oligoelementos

El análisis del sistema biológico muestra que es dinámico, con movimientos complejos y por ello resulta imposible su exacta predicción cuando la acción del fertilizante se mide después de mucho tiempo, por lo que se induce una situación de caos. Los microorganismos recuperan la estabilidad luego de la incorporación de nitrógeno y generan un fractal.

|| subsistema biosfera

Los subcomponentes físicos, químicos y biológicos de la Tierra interactúan y, ya sea por azar o por diseño
, modifican mutuamente su destino colectivo.
S. Schneider
 

El concepto de biosfera es empleado a veces como el conjunto de seres vivos, la masa viva del planeta (equivalente a la Biodiversidad) y otras veces como el “área de la vida” o película del planeta que alberga la vida (s. Vernadsky, Hutchinson, 1979). Con buen criterio, Lamont C. Cole (Scientific American, 1958) introduce el concepto de ecosfera como “la suma total de la vida sobre la tierra, unida al conjunto del medio ambiente y la totalidad de los recursos del planeta”; es decir, lo define como un ecosistema. Luego Sarmiento (1985) lo desarrollará con propiedad. No obstante, el término no se afianza y se emplea el de biosfera en este mismo sentido ecosistémico.

Toda la biosfera se llena de vida, cada vez más compleja y variada. El resultado final, es la biodiversidad del presente. La vida es un sistema disipativo abierto lejos del equilibrio termodinámico (acumula información) y hay que entenderla como un sistema complejo adaptativo. Variaciones en la información genética por recombinaciones o mutaciones provocan ventajas o desventajas operativas frente al medio, resultando que al final persisten –se seleccionan en términos de selección natural– las más adecuadas (o se pierden las menos eficientes). La nueva “información” queda incorporada al flujo histórico filogenético. Siempre que haya heterogeneidad y cambio exterior, este proceso adaptativo y de complicación progresiva es imparable y de ello resulta la evolución de las especies, ya que la vida se presenta en formas discretas diferenciadas (individuos » poblaciones » especies).

Cambios y extinciones
La biodiversidad que conocemos en el presente es el resultado del desarrollo de la biosfera, de su historia, pero es la historia de los supervivientes. Existe un flujo normal o de fondo de especiación y de extinciones que obedece a los cambios graduales del medio (o deriva genética) o a perturbaciones de menor escala (algunas provocadas por la propia vida). La presión de los cambios graduales y pausados provocan por lo general, un aumento de biodiversidad.

Ecosistema Único.

La biosfera (o ecosfera) constituye en su conjunto un ecosistema único: contiene a toda la materia viva y hay muy poco intercambio de materia con el exterior si incluimos a la litosfera en el sistema y las entradas/salida de radiación y algunos átomos al
espacio exterior. Su funcionamiento es, por lógica, algo más complejo que los tapetes microbianos expuestos en la sección anterior, pero al igual que éstos y cualquier ecosistema terráqueo, se organiza siguiendo un gradiente marcado por la luz y la gravedad (se mantiene oxidado por arriba y reducido por arriba)

REINOS FUNCIONALES

Productores Primarios: Los que conforman la mayor parte de la masa viva o biomasa del planeta, cuya multiplicidad de formas va desde el minúsculo plankton acuático, de dimensiones microscópicas, hasta los gigantescos árboles de los bosques. Su función es la de producir materia viva, orgánica, no sólo para autoalimentación o su consumo individual, sino para otros seres dependientes en el medio en el cual existen.

Autotrofo o Consumidores: son los seres incapaces de generar su propio alimento, cuya diversidad es también infinita, desde el más pequeño invertebrado hasta los enormes cetáceos marinos, que forman el segundo grupo más importante en volumen. Sus funciones son de ingerir tejido vivo proveniente de vegetales o de animales para su existencia y para acumularlo en sus propios tejidos a través de la productividad secundaria.

Descomponedores o Desintegradotes: Son incapaces de producir o consumir materia orgánica, obtienen sus nutrientes de la reducción de materia viva, animal o vegetal, se trata de cinco microorganismos también muy diversos: bacterias, hongos , protistos, etc, cuya función es desintegrar la materia orgánica en sus componentes minerales elementales, quienes de esa manera vuelven a su entorno original.

PRODUCCIÓN

Es una medida del flujo de Energía que circula por un ecosistema o por cada nivel trófico.- Es la cantidad de energía acumulada como materia orgánica por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo, en el ecosistema o en el nivel trófico. Se expresa en unidades de biomasa por unidad de tiempo: g de C/ cm2/ día Kcal/ m3/ año
 

Producción Primaria

Es la energía capturada por los productores por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo. Depende de la Energía solar recibida y de una serie de factores que pueden actuar como limitantes.
 

Producción secundaria
Es la energía capturada por el resto de los niveles tróficos por unidad de superficie y volumen en una unidad de tiempo.

Producción Bruta
Cantidad total de energía capturada por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo. PPB ( Producción primaria bruta) PSB ( producción secundaria bruta). Se corresponde con el porcentaje de alimento asimilado del total consumido.

En los carnívoros es un 40-60 % y en los herbívoros del 10-30 %. Cantidad de Energía ALMACENADA por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo y que puede ser potencialmente transferida al siguiente nivel trófico. Se obtiene restando a la Producción bruta la energía consumida en los procesos metabólicos, ( fundamentalmente la respiración R, pero también excreción, secreción etc...)
PPB – R = PPN PSB – R = PSN En general PB – R = PN
 

Producción neta
Representa un 50 % de la producción bruta. En los continentes varía entre los 300 y 350 g de C/ cm2/ año. Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios, las zonas costeras, los bosques ecuatoriales y las zonas húmedas de los continentes. Los menos productivos son los desiertos y las zonas centrales de los océanos.

CONSUMO

El consumo de productos y servicios es un hecho normal en cualquier sociedad. El problema surge cuando dicho consumo excede ciertos umbrales y se transforma en consumismo, que tiene como consecuencias la degradación ambiental y, para los habitantes de países de economías desfavorecidas, el difícil acceso a los bienes de consumo.

  • Agua: Aunque ¾ partes de la superficie terrestre están cubiertas por agua, el ser humano sólo puede aprovechar el 1%.
    La contaminación del agua y la sequía provocada por el cambio climático hacen que cada vez dispongamos de menos agua para consumir.
  • Alimentos:  En los países desarrollados se consumen muchos más productos derivados animales de los que son realmente necesarios para una alimentación equilibrada.
    El producto más abundante en la cesta de la compra de la población vasca es la carne. Muchos productos alimenticios contienen contaminantes orgánicos persistentes. Se trata de sustancias tóxicas resistentes a la degradación natural que pueden afectar nuestra salud.
  • Construcción:  La construcción es una de las actividades de más impacto sobre el medio ambiente Consume muchos recursos no renovables y es un foco importante de contaminación del aire, el suelo y el agua.
  • El gasto público en compras representa el 16 % del PIB
    La compra pública verde incorpora criterios ambientales y económicos en todos los ámbitos del gasto: suministros, servicios, consultorías, obras, concesiones, etc.
    Las especificaciones ambientales del gasto público afectan tanto a responsables políticos y gestores municipales, como a fabricantes, distribuidores y trabajadores.
  • Energía: La producción de energía y su consumo en los hogares, la industria y el transporte, son responsables de la mayoría de emisiones de CO2, principal gas de efecto invernadero causante del cambio climático. La quema de combustibles fósiles está provocando el calentamiento global del planeta. Para frenar el cambio climático no deberíamos quemar ni la cuarta parte de las reservas de combustibles fósiles actuales.
  • Transporte: El proceso de globalización económica comporta cada vez más desplazamientos de personas y mercancías, a más larga distancia y a mayores velocidades. el transporte motorizado es uno de los principales elementos de insostenibilidad . Este modo de transporte es el mayor consumidor de derivados del petróleo y uno de los principales causantes de la contaminación atmosférica. Los autos emiten medio kilo de CO2 por cada litro de gasolina consumida.
    El transporte es el responsables del 25 % de las emisiones de gases de efecto invernadero, el principal causante del cambio climático. Los niveles de emisión se han incrementado en un 95 % des de 1990.  
  • Residuos:  Nuestro modelo actual de desarrollo se basa en el concepto erróneo que la Tierra es capaz de generar una cantidad ilimitada de recursos y de asimilar todos los vertidos y residuos que generamos. Cada tonelada de residuos que generamos en los procesos de uso y consumo, previamente ha producido 5 toneladas de desperdicios en su fabricación y 20 toneladas de desechos en la extracción de las materias primas.
  • Turismo: La contaminación empobrece los espacios costeros y los vertidos de agua residuales ensucian las playas. Los principales atractivos turísticos están en peligro.
     

EL FLUJO DE ENERGÍA
La energía debe llegar de forma constante al planeta. Por ello se habla de flujo de energía. La energía fluye de unos organismos a otros, el tiempo de permanencia en cada uno de los eslabones tróficos es variable. Los seres vivos dedican parte de esta energía a su propia supervivencia y como consecuencia desprenden calor que se disipa en la Atmósfera, a esta pérdida se le llama Sumidero, es energía no aprovechable termodinámicamente.  En su paso por los diferentes niveles la energía se transforma ( primera Ley de la Termodinámica) y en cada proceso se produce un aumento de la entropia ( segunda Ley de la Termodinámica).

El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimentaría sólo en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los elementos químicos

A 150 millones de kilómetros de distancia el sol libera enormes cantidades de energía, una pequeñísima fracción de esta energía llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas, que incluyen calor, luz y radiación ultravioleta. De la energía que llega, gran parte es reflejada por la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. La tierra y su atmósfera absorben una cantidad aún mayor, y sólo queda alrededor de 1% para ser aprovechada por los seres vivos. Del 1% de la energía que llega a la tierra en forma de luz, las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos capturan 3% o menos. En conclusión la vida en la tierra se sostiene con menos de 0,03% de la energía que la Tierra recibe del Sol. 

Flujo de la energía a través de los ecosistemas
La vida en la tierra depende de la energía del sol que llega a la superficie terrestre y queda a disposición de los seres vivos.

A 150 millones de kilómetros de distancia el sol libera enormes cantidades de energía, una pequeñísima fracción de esta energía llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas, que incluyen calor, luz y radiación ultravioleta. De la energía que llega, gran parte es reflejada por la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. La tierra y su atmósfera absorben una cantidad aún mayor, y sólo queda alrededor de 1% para ser aprovechada por los seres vivos. Del 1% de la energía que llega a la tierra en forma de luz, las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos capturan 3% o menos. En conclusión la vida en la tierra se sostiene con menos de 0,03% de la energía que la Tierra recibe del Sol.


FOTOSÍNTESIS
La energía entra a las comunidades por la vía de la fotosíntesis. Esta energía alimenta los procesos del ecosistema.

La tasa o intensidad a la cual las plantas (productores de un ecosistema) capturan y almacenan una cantidad dada de energía se denomina productividad primaria bruta, la que está determinada por la cantidad de agua y temperatura disponibles. Y producción primaria neta es la que queda luego de restar la energía que las plantas usan para su mantenimiento (como respiración, construcción de tejidos y reproducción). Parte de esta energía (la que forma los tejidos vegetales) es consumida por animales herbívoros o usada por otros organismos cuando la planta muere. Las plantas contienen mucha menos energía que la que asimilaron debido a la gran cantidad que consumen para su mantenimiento, solo la energía que las plantas no usan para mantenerse está disponible para ser almacenada por los animales
.

|| autoecologia  

La autoecología es el escalón más básico de la ecología que estudia las especies en relación al eslabón superior. Se encarga del estudio de las adaptaciones de una especie a los factores abióticos.
La adaptación consiste en la existencia o posesión de características fisiológicas, morfológicas y etológicas que son adecuadas para que una especie sobreviva bajo las condiciones abióticas o bióticas en que vive. Suelen ser comunes para los miembros de una población, heredados de los progenitores y por lo tanto pueden ser transmitidos. La evolución puede propiciar:
• Órganos homólogos: dos especies distintas que tienen órganos con estructura semejante e igual origen embrionario a pesar de que presentan diferencias en su función.
Órganos análogos: órganos de especies distintas con morfología semejante y función semejante pero origen embrionario diferente, esto es evolución convergente.

Evolución
Darwin para su teoría de la evolución se basó en diferentes pruebas geográficas:
• Las especies tienen una distribución discontinua dentro de una misma región y se encuentran aisladas en lugares aislados de condiciones semejantes.
• Para cada región hay fauna y flora exclusivas pero se pueden hacer analogías.
• Los fósiles representan especies existentes y ahora extinguidas cosa que nos indica una sucesión en la fauna y en la flora.
Darwin y Wallace enunciaron la teoría de la evolución basada en la selección natural de manera que el ambiente afectaba a la supervivencia de los individuos, sólo sobrevivían los mejor adaptados y con mayor capacidad de reproducirse.
Los factores que afectan a la distribución y abundancia de las especies son:
• Historia
• Recursos que necesita
• Tasas independientes de mortalidad, natalidad y emigración.
• Interacciones intra- e interespecíficas.
• Efectos de las condiciones ambientales.
Estos factores pueden resumirse como factores ecológicos (factores que actúan sobre los seres vivos) y que a su vez se separan en abióticos y bióticos. Los factores abióticos son independientes de la densidad de la población y son climáticos, edáficos y químicos. Los bióticos dependen de la densidad de la población y son la predación y la competencia.

 

Factores Limitantes
Liebig definió la Ley del mínimo : El crecimiento de vegetales está determinado por el elemento cuya concentrción es inferior a un valor mínimo por debajo del cual aquel se detiene.
Shelford definió la Ley de la tolerancia : Todo ser vivo presenta ante los diferentes factores ambientales unos límites en los que puede vivir, tanto superiores como inferiores entre los cuales se sitúa su óptimo ecológico.
Los factores ecológicos pueden ser condiciones o recursos.

Condiciones
Es un factor ambiental abiótico que varía en el tiempo y en el espacio al que los organismos responden de modos distintos. Pueden ser modificadas por otros organismos pero no pueden ser agotados ni consumidos.
Por ejemplo son la temperatura, la humedad relativa, el ph, la salinidad, la velocidad de la corriente, la concentración de contaminantes.
Existe un nivel óptimo de una condición para una especie: permite una respuesta adecuada de las especies. Los valores superiores o inferiores a ese nivel hacen que la especie muestre un descenso en la actividad biológica. Los efectos se suelen medir sobre las tasas de crecimiento, reproducción, respiración y supervivencia habiendo rangos de esa condición.

 

Recursos
Es todo aquello consumido por un organismo. Las cantidades del medio pueden ser reducidas por la actividad de un organismo. Un ejemplo de esto son:
• La materia que constituye el cuerpo: iones y moléculas orgánicas.
• Energía que interviene en sus actividades como la luz
• Espacios en que se desarrollan sus ciclos vitales.
Un determinado factor puede actuar como recurso o condición según el tipo de organismo.

 

|| ecosistemas  

El concepto de ecosistema es especialmente interesante para comprender el funcionamiento de la naturaleza y multitud de cuestiones ambientales.  Hay que insistir en que la vida humana se desarrolla en estrecha relación con la naturaleza y que su funcionamiento nos afecta totalmente. Es un error considerar que nuestros avances tecnológicos: autos, grandes casas, industria, etc. nos permiten vivir al margen del resto de la biosfera y el estudio de los ecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento, nos demuestra la profundidad de estas relaciones.
Los ecosistemas son sistemas complejos como el bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotopo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos)

Un ecosistema es una comunidad de especies diferentes que interactúan entre sí, y con los factores químicos y físicos que constituyen su ambiente no vivo. Un ecosistema es una red siempre cambiante (dinámica) de interacciones biológicas, químicas y físicas que sustentan una comunidad, y le permiten responder a cambios a en las condiciones ambientales. Como el de una comunidad, el tamaño de un ecosistema es arbitrario y se define en términos de lo que desea estudiarse en tal sistema.

Las relaciones bióticas
Las relaciones bióticas son las relaciones ambientales que se establecen entre los organismos de la biocenosis. Se pueden clasificar en dos grandes grupos: relaciones intraespecíficas y relaciones interespecíficas.


Relaciones Intraespecíficas
Las relaciones intraespecíficas son las relaciones bióticas que se establecen entre organismos de la misma especie. Estas relaciones pueden tener una duración determinada (relaciones temporales) o durar prácticamente toda la vida (relaciones perennes). Así mismo pueden ser favorables si crean una cooperación encaminada a la consecución del alimento, la defensa de la especie frente a los depredadores, frente al frío o al calor, etc.; o perjudiciales, si provocan la competencia por el alimento, el espacio, la luz, etc.

Es el caso por ejemplo de asociaciones gregarias que proporcionan ayuda mutua, defensa,
alimentación.
 

Relaciones Interespecíficas
Las relaciones interespecíficas son las relaciones bióticas que se establecen en una comunidad entre individuos de especies diferentes
- Competencia interespecífica: Consiste en la demanda activa, por parte de individuos de distintas especies, pero del mismo nivel trófico, de un recurso común que puede ser limitante
- Competencia por interferencia: tiene lugar cuando un individuo efectúa una actividad que, indirectamente, limita el acceso del competidor al recurso común. Por ejemplo, algunos pájaros compiten entre sí mediante el territorialismo, pues anidan en determinados agujeros e impiden que otros lo hagan.
- Competencia por explotación: sucede cuando varias especies tienen acceso al mismo tiempo a un mismo recurso. Una de las especies puede acabar excluyendo a la otra.
- Depredación: La depredación es la actividad de captura y muerte que ejercen unos individuos (depredadores) sobre otros (presas). Los depredadores presentan adaptaciones para la captura de las presas, y éstas muestran adaptaciones destinadas a la defensa o a la huida.
Los depredadores controlan las poblaciones de presas, al mismo tiempo que éstas controlan las poblaciones de depredadores que se pueden alimentar de ellas, lo que constituye un sistema de feed-back. Cuando se introduce en la biocenosis un nuevo depredador, el sistema se desequilibra hasta que vuelve a conseguirse una nueva situación de equilibrio.
- Parasitismo: El parasitismo es la relación que se establece cuando un individuo, denominado
parásito, vive a expensas de sustancias nutritivas de otro individuo, llamado hospedador, al que perjudica sin causarle la muerte a corto plazo.
- Explotación: La explotación consiste en la interacción de varias especies durante su actividad biológica, que tiene como resultado el beneficio de algunas especies a expensas de otras que se ven perjudicadas. Un ejemplo lo constituye el cuco común o europeo (Cuculus canorus), que pone sus huevos en los nidos de otras aves para que éstas los incuben y, después de la eclosión, alimenten a los polluelos.
- Comensalismo: Es la relación que se da cuando un organismo llamado comensal, se nutre del alimento sobrante, secreciones, descamaciones, etc., de otro organismo llamado hospedador, sin ocasionarle ningún efecto perjudicial ni beneficioso. Un ejemplo de comensalismo son las bacterias intestinales de un animal hospedador
- Mutualismo: Es la asociación constituida por dos o más individuos de distinta especies, llamados consortes, para beneficiarse mutuamente. Por ejemplo, las garcillas bueyeras se alimentan de los parásitos de los bóvidos, beneficiándose ambos. Cuando el mutualismo es obligado se habla de simbiosis.
- Simbiosis: Consiste en la asociación de dos o más individuos de distinta especie que viven en íntima relación y se benefician mutuamente. Un ejemplo de simbiosis es la asociación entre las colonias de celentéreos y las zooxantelas que viven en su interior. Éstas se benefician del dióxido de carbono y de los restos nitrogenados de los celentéreos, a los que benefician aportando oxígeno y materia orgánica sintetizada por ellos.

El hombre explota los ecosistemas para obtener su alimento. Dado que los ecosistemas con mayor producción/biomasa son los más simples, la acción del hombre tiene un efecto regresivo sobre las comunidades clímax, que se degradan hasta situaciones de mínima diversidad. El hombre ejerce, pues, una acción en sentido contrario al de la sucesión. Se puede decir que el hombre favorece a las especies que siguen la estrategia de la r, es decir, las que gracias a su alta tasa de reproducción sobreviven aunque el ambiente cambie, como, por ejemplo, el conejo, y que perjudica a las que siguen la estrategia de la k, es decir, las que sobreviven gracias a su alto grado de adaptación a un ambiente, como, por ejemplo, el águila culebrera.

En la biosfera del futuro van a coexistir especies “artificiales” junto a las naturales, y las dudas sobre su “encaje” en los ecosistemas ya han despertado en la sociedad justificada inquietud. También es muy probable que el hombre no se resista a manipular su propio genoma, por mucha controversia ética que ello levante. En cualquier caso, todo esto hay que valorarlo objetivamente como una nueva capacidad
bio(tecno)lógica abierta por la mente. Lo mismo que la posibilidad de abandonar la biosfera en aeronaves o la de transmitir información estructurada fuera de ella hasta los confines del universo. Son fenómenos absolutamente nuevos en el planeta, como lo es la propia existencia de una mente reflexiva

|| infografía  

El Ecosistema, la fotosíntesis, fuente de energía, interacción natural, cadenas alimentarias, pirámides, elementos del ecosistema:      http://icarito.tercera.cl/enc_virtual/c_nat/ecosistema/eco.html

 

 

La Ecología, Niveles Tróficos y Cadenas Alimentarias, Biomasa y Energía, Ecosistemas, Hábitat y Nicho Ecológico, Redes Tróficas, Relaciones intra e interespecíficas, Poblaciones y sus características, Comunidades Bióticas : http://www.monografias.com/trabajos/laecologia/laecologia.shtml

 

Educación Ambiental, Elementos de Ecología, Flujo de Energía y Cadenas Tróficas: http://www.jmarcano.com/nociones/trofico2.html

Mareas Rojas: la rebelión del plancton:    http://www.mundofree.com/zco/mareasrojas.html

 

El Flujo de Energía en el Ecosistema:  http://www.peruecologico.com.pe/lib_c2_t07.htm

 

Flujos de energía y materiales a través de un ecosistema: http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/esp/esp-02.htm

 http://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/04Ecosis/100Ecosis.htm

http://www.aepect.org/hemeroteca/ang001.htm

http://www.eurosur.org/medio_ambiente/bif28.htm

http://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/04Ecosis/100Ecosis.htm

Neida Duque

 
 
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