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Energía y EcoTecnología Modulo 4 del CDP+++ PDC + + + Dedicamos este módulo a la madre y el padre de la Permacultura Integral: Dana Meadows y Howard Odum, dos originales pioneros que han ayudado a la humanidad ha hacer grandes progresos en el entendimiento del pensamiento sistémico, en los cuatro cuadrantes. Howard T. Odum estudió con mucho detalle los flujos de energía y sus interacciones en sistemas complejos, creando un simple lenguaje de patrones que sirve para realizar modelos para entender el funcionamiento de los ecosistemas en profundidad. Este lenguaje incluye componentes visibles e invisibles del sistema, teniendo en cuanta desde la economia humana, hasta los procesos minerales o climatológicos. Odum también propuso una nueva y provocadora ley de la termodinámica que incluye la vida. En está clase exploraremos las bases de su trabajo y por qué es una base esencial de la Permacultura Integral. Clase M4.4 Odum

CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

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Energía y EcoTecnologíaModulo 4 del CDP+++PDC

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+Dedicamos este módulo a la madre y el padre de la Permacultura Integral: Dana Meadows y Howard Odum, dos originales pioneros que han ayudado

a la humanidad ha hacer grandes progresos en el entendimiento del

pensamiento sistémico, en los cuatro cuadrantes.

Howard T. Odum estudió con mucho detalle los flujos de energía y sus interacciones en sistemas complejos, creando un simple lenguaje de patrones

que sirve para realizar modelos para entender el funcionamiento de los ecosistemas en profundidad.

Este lenguaje incluye componentes visibles e invisibles del sistema, teniendo en cuanta desde la economia humana, hasta los procesos minerales o

climatológicos.

Odum también propuso una nueva y provocadora ley de la termodinámica que incluye la vida. En está clase exploraremos las bases de su trabajo y por qué es

una base esencial de la Permacultura Integral.

Clase M4.4Odum

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M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas

Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas

Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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Importancia de la Teoría + Experiencia:Chefs y Seguidores de Recetas

Porqué conocen la TEORÍA (la química y física de los ingredientes) íntimamente

+ tienen mucha, variada y minuciosa EXPERIENCIA en aplicarla

Aristoteles: El problema es que los jóvenes conocen la teoría pero no tienen experiencia, y los viejos tienen experiencia y se han olvidado la teoría.

Las dos JUNTAS son esenciales.

Los grandes Chefs no siguen recetas:

las crean e improvisan

Ciclo de Diseño

Ciclo de Aprendizaje

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7 Principios Energéticos4 Leyes de la Termodinámica + 3 Adicionales de Odum

1. Principio cero de la energética Si dos sistemas termodinámicos A y B están en equilibrio térmico y B a su vez está en equilibrio térmico con el sistema termodinámico C, entonces A y C están en equilibrio térmico.

2. Primer principio de la energética El incremento de energía interna de un sistema es igual a la cantidad de energía aportada al sistema por calentamiento menos la cantidad de energía entregada por el sistema en forma de trabajo sobre su entorno.

3. Segundo principio de la energética La entropía total de cualquier sistema termodinámico aislado tiende a aumentar en el tiempo, aproximándose a su valor máximo.

4. Tercer principio de la energética A medida que un sistema se acerca al cero absoluto de temperatura, todos los procesos cesan y la entropía del sistema alcanza su valor mínimo o cero en el caso de un sustancia cristalina perfecta.

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7 Principios Energéticos4 Leyes de la Termodinámica + 3 Addicionales de Odum

1. Cuarto principio de la energética En el campo de la energética ecológica, H.T. Odum considera la máxima potencia como el cuarto principio de la energética. El propio Odum propuso el principio de máxima adquisición de potencia (Maximum empower) como corolario del principio de máxima potencia y consideró que éste describía las tendencias auto-organizativas evolucionarias.

2. Quinto principio de la energética El factor de calidad de la energía se incrementa jerárquicamente. Basándose en estudios de la cadena alimentaria ecológica, Odum propuso que las transformaciones energéticas forma unas series jerárquicas que se miden por el incremento de transformidad (en inglés transformity) (Odum 2000, p.246). Los flujos de energía desarrollan redes jerárquicas en las cuales, los nuevos flujos energéticos entrantes interactuan y son transformados mediante trabajo en formas de energía de mayor calidad que realimentan acciones amplificadoras, ayudando a maximizar la potencia del sistema (Odum 1994, p.251)

1. Sexto principio de la energética Los ciclos de la materia tienen patrones jerárquicos medibles mediante el ratio emergía/masa que determina su zona y frecuencia de pulso en la jerarquía energética (Odum 2000, p.246). M.T. Brown y V. Buranakarn escriben: Generalmente, la emergía/masa es un buen indicador de la reciclabilidad, teniendo los materiales más reciclables un mayor ratio emergía/masa (Brown & Buranakarn 2003, p.1)

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Y la teória de la Energía es MUY importante por

ser bastante contra-intuitiva

Y en lo que esta BASADA nuestra sociedad

xxx Mira!! Ref: Crash Course de Chris Materson

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Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”

1.1.Conservación de Conservación de EnergíaEnergía

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Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”

1.1.Conservación de Conservación de EnergíaEnergía

2.2.Entropía Entropía

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Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”

Aceleración de la EntropíaAceleración de la Entropía

Por

más transformaciones de energía de una forma a otra

y más ineficacia (pérdidas en calor)en las transformaciones

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Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”

¿La Vida?¿La Vida?

Thanatos

Eros

La Diosa Madre

antiguamente era una representación de la Vida-Muerte

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las madres matan y se comen a los más débiles...

Y TAMBIÉN

defienden ferozmente a sus crías

Aristoteles: El problema es que los jóvenes conocen la teoría pero no tienen experiencia, y los viejos tienen experiencia y se han olvidado la teoría.

Y la teoría a menudo esta MUY adelantada con respecto a la práctica

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Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”

¿La Vida?¿La Vida?Teoría del CaosTeoría del Caos

Fractales,

atractores

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El Patrón de Sucesión NaturalEl Patrón de Sucesión Natural

Aumento de la Vida / Eficencia / FertilidadAumento de la Vida / Eficencia / Fertilidad> dirección general de la Evolución> dirección general de la Evolución

El trabajo de Howard Odum

proporciona un marco teórico y una herramienta conceptual

Que ha sido crítica en el desarrollo del concepto de permacultura.

Una historia de vida y muerte.

= una historia de economía energética.

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Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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1924, Chapel Hill, Carolina del Norte

2002, Gainesville, Florida

Howard T. Odum“Puede que, igual que se ha atribuido a

culturas pasadas, las personas encuentren otra vez gloria en ser un agente de la

naturaleza”

Odum fue un cientifico, profesor y agente de la naturaleza, un permacultor integral

“Si queremos retener y utilizar con eficacia la increible complejidad del conocimiento

humano desarrollado en el siglo 20, necesitamos conceptos unificadores para

consolidar el entendimiento de los diferentes sistemas y simplificar la enseñanza de los

principios generales

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Odum desarrollo gran parte de su trabajo junto con su

hermano Eugene, biólogo y también un pionero en ecología de sistemas

Juntos escribieron el primer libro de texto sobre

ecología!

Puedes buscar a “Eugene Odum” en el libro-e http://permaculturescience.org y

ver una entrevista con él (en ingles)

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Odum dejó un increible legado en muchos campos asociados con la ecología, los sistemas y la energía.

Estudió ecosistemas en todo el mundo y fue pionero en el estudio de diversas areas, algunas de las cuales son ahora campos diferenciados de investigación.

Modelos ecológicos (Odum 1960a);

Ingenieria ecológica (Odum et al. 1963);

 Economía ecológica (Odum 1971);

Ecología estuárica (Odum and Hoskins 1958);

Ecología de los sistemas tropicales (Odum and Pidgeon 1970);

Teória general de sistemas

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Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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Energía

Es la habilidad para realizar trabajo...Y el TRABAJO se define cómo cualquier transformación útil de la Energía.

…en la mayoría de los tipos de trabajo, un tipo de energía es transformado en otro tipo. Con algo de esa energía que se va en formas que no se pueden

utilizar para realizar más trabajo (normalmente calor).

Proceso de transformación

de energía

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FUENTES de Energía

Energía SolarEnergía EólicaEnergía GeotérmicaEnergía MarealEnergía BiomasaEnergía hidroeléctricaEnergía NúclearCombustibles fósiles

Potencialy Cinética+ mezclas

FORMAS de energía

• Energía Térmica,• Energía Química• Energía Electrica• Energía Radiante• Energía Nuclear• Energía Magnética• Energía Elástica• Energía Sonora• Energía Mecánica• Energía Luminosa• Masa (E=mc²)

En la clase 4.6 Veremos en profundidad las Fuentes de Energía Renovables

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No todas las formas de energía son equivalentes...

Térmica = electríca = química = …. X X X

En su capacidad para realizar trabajo

No toda la energía tiene la misma calidad

convertibilidadflexibilidad

Facilidad de transporte concentración

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Para poder comparar necesitamos otro concepto de energía

InputEmergy

A Output Emergy = A + B + C

TransformationProcess

InputEmergy

BInput

EmergyC

Emergy: la energía (de un tipo) requerida directa e indirectamente para hacer algo

Expresada normalmente en

energía solar

Unidades: Julios solares o emjulios (sej)

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Intensidades Emergéticas

InputEmergy

A Output Emergy = A + B + C

TransformationProcess

InputEmergy

BInput

EmergyC

La relación entre la emergía utilizada y

la emergía resultante

Cuanto + bajo sea el valor >> + eficiente es el

proceso

Expresadas en: - sej/J ------> transformidades - sej/g ------> Emergía específica - sej/$ ------> emdolares

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Solar transformities

Sunlight 1Plant production 6.700Wood 36.000Coal 67.000Oil 90.000Electricity 300.000

Solar emjoules per J oule

(sej/ J )

Hacen falta 300.000 emjulios para producir

un julio de energía eléctrica

Por ej.Por ej.

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InputEmergy

A

InputEmergy

B

InputEmergy

C

Total Emergy Input= 10.8 E 24 sej/yr

Production Consumption$

$

People

Gross Domestic Product10.4 E12 $

Total Emergy = 10.8 E24 sej/ yr = 1.0 E12 sej/ $ GDP 10.4 E12 $/yr

Por ej.

Utilizando un factor de conversión podemos

expresar el emergy en su equivalente

económico

Cada dólar de la economía de EEUU tiene una energía

incorporada de 1xE12 sej.

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Soporte del medio a la economía humana...

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A traves de la evaluación emergética (síntesis emergética) podemos:

evaluar la fortaleza y la eficiencia de un sistema,

comparar entre alternativas de desarrollo

Averiguar cual es la forma más eficiente de utilizar un recurso

y sobre todo nos da la capacidad de analizar sistemas complejos integrando los recursos económicos y los recursos naturales “gratuitos”.

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Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior

Cuarta Ley de La Termodinámica

Principio de máxima potencia

<<< Puedes hacerte una idea de que podría representar este diagrama para la próxima clase??

Este es el trabajo de Odum

>> 5ª Ley: todos los sistemas se organizan jerarquicamente

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Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior

Cuarta Ley de La Termodinámica

Principio de máxima potencia

Cuarto principio de la energía. En el campo de la energética ecológica, H.T. Odum considera la máxima potencia como el cuarto principio de la energética.

El propio Odum propuso el principio de máxima adquisición de potencia (Maximum empower) como corolario del principio de máxima potencia y consideró que éste describía las tendencias auto-organizativas evolucionarias.

Page 32: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior

Cuarta Ley de La Termodinámica

Principio de máxima potencia

Más flores, más larvas Miel, Cera

Polen, nectar, > fruta

Reciclar, hibernar, Swarm

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4th Ley de la termodinámicaPrincipio de Máxima Potencia

“Con el tiempo,A traves del proceso de prueba y error han evolucionado patrones complejos de estructuras y procesos...

Los exitosos sobreviven por que utilizan bien los materiales y energías en su propio mantenimiento,

y compiten bien con otros patrones que el azar les interpone.”

H.T. Odum

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5th Law de la termodinámicaLa Calidad de la energía se incrementa de

forma jerárquica.Basandose en estudios de la cadena trófica, Odum propuso que las transformaciones energéticas forman una serie jerárquica en la que la transformidad va incrementandose

(Odum 2000, p. 246).

Los flujos de energía desarrollan redes jerarquicas en las que las energías entrantes interactuan y son transformadas en formas de energía de mayor calidad que retroalimentan acciones de amplificación, ayudando a maximizar el poder del sistema”

(Odum 1994, p. 251)

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5th Ley...Todos los sistemas están organizados jerarquicamente

Los flujos de energía del universo están organizados en jerarquias de transformación energética.

La posición en la jerarquía energética puede medirse por la cantidad de energía requerida para producir algo.

Ejemplo

La cadenaAlimenticia Humana Basada en el combustible

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JerarquíaHolaquía

hierbas

conejo

Aguila

3) y los sub-sistemas se organizan en jerarquias anidadas (holarquias)

2) Los sistemas complejos están a su vez formados por sub-sistemas Holones

Calidad deLa Energia

Cantidad de la energía

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Jerarquía de transformación energética

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M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas

Importancia de la Teoría

Biografía de Odum

Emergy

Las leyes 4ª y 5ª

Corolarios y Aplicaciones

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¡Aún hay muchas conexiones fertiles por hacer!

El trabajo de Odum aún no ha sidoaplicado para diseñar la economía >> y este es un importante trabajo para la siguiente generación de diseñadores de Permacultura Integral

ej. ¿Que aparecería de integrar los trabajos de Silvio Gessell (M5.2), Howard Odum's + Dana Meadow's (M4.5)? Porqué seguramente descubriríamos cosas importantes....

“Si queremos retener y utilizar con eficacia la increíble complejidad del

conocimiento humano desarrollado en el siglo 20, necesitamos conceptos unificadores para consolidar el

entendimiento de los diferentes sistemas y simplificar la enseñanza de los principios

generales”conocimiento >> principios generales

Page 40: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

DavidHolmgre

n

Uso de Energía y RecursosCrecimiento exponencial de la economía.Perdida de BiodiversidadPoblaciónPolución conocimiento >> principios generales

¿Pudiera ser que

necesitabamos todo

ese exceso de energía

para entender

realmente la ingenieria de

la sostenibilida

d?

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Para maximizar la potencia de una actividad económica,

recursos locales > utilizados e intercambiados por recursos adicionales.

Ej. Buena tierra plantada con adición de fertilizantes > la gente compra muchos productos.> Buenos beneficios > compra más tierra ineficiente > se repite el proceso muchas veces.

> Sobrevive la gestión exitoda + es copidada por otros.

> Porque su trabajo ayuda a incrementar el consumo energético de toda la economía y sobrevive > sigue “alimentandose” de otros...

Ej.2 – Las muntinacio-nales como eficientes predadoresNO inevitable, solo el buen uso Del patrón

Page 42: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

1) desarrollando almacenes de energía de alta calidad 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía,

Cada dólar americano $ es equivalente a unos 1,000,000,000,000 Solar emergy joules

Page 43: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

4433

Pequeños negocios

empresas

Multinacionales

3) y los sub-sistemas se

organizan en jerarquias anidadas.

2) los sitemas complejos tienen a su vez subsistemas

Jerarquias energéticas ...

1) tienen componentes> nosotros en este nivel >

Page 44: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

Contribución de OdumContribución de Odum

Howard Odum (ecologista, – “Energy Basis for Howard Odum (ecologista, – “Energy Basis for Man and Nature”)Man and Nature”)

Una base de la PermaCultura – Una base de la PermaCultura – diploma?!?diploma?!? SU CONTRIBUCIÓN:SU CONTRIBUCIÓN:1.1. Ecosistemas como flujos de energía Ecosistemas como flujos de energía 2.2. Incorporando elementos vivos y non-vivosIncorporando elementos vivos y non-vivos3.3. Incorporando sistemas y economías humanas Incorporando sistemas y economías humanas

como parte integral del mundo natural. como parte integral del mundo natural. Una persona incómoda

> a veces impopular incluso entre los ecologistas...

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también desarrolló un “idioma de sistemas” en símbolos

P a t h w a y L i n e : a f l o w o f e n e r g y , o f t e n w i t h a f l o w

o f m a t e r i a l s .

S O U R C E : o u t s i d e s o u r c e o f e n e r g y ; a f o r c i n g f u n c t i o n..

S T O R A G E : a c o m p a r tm e n t o f e n e r g y s to r a g e w i th i n th e s y s te m

s to r i n g q u a n t i ty a s th e b a l a n c e o f i n f l o w s a n d o u t f l o w s

para Diagramas de Flujo (M2)

almacén

origen

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idioma de sistemasI N T E R A C T I O N : p r o c e s s w h i c h c o m b i n e s d i f f e r e n t t y p e s

o f e n e r g y f l o w s o r m a t e r i a l f l o w s t o p r o d u c e a n

o u t f l o w i n p r o p o r t i o n t o a f u n c t i o n o f t h e i n f l o w s .

P R O D U C E R : u n i t t h a t c o l l e c t s a n d t r n a s f o r m s l o w - q u a l i t y

e n e r g y u n d e r c o n t r o l i n t e r a c t i o n s o f h i g h e r q u a l i t y f l o w s .

C O N S U M E R : u n i t t h a t t r a n s f o r m s e n e r g y q u a l i t y , s t o r e s i t ,

a n d f e e d s i t b a c k a u t o c a t a l y t i c a l l y t o i m p r o v e i n f l o w

.

consumidor

productor

interacción

Page 47: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

Q ui ckTi me™ and aTI FF (LZW) decompressor

are needed to see thi s pi cture.Q ui ckTi me™ and a

TI FF (LZW) decompressorare needed to see thi s pi cture.

almacénproductor consumidor

origen

proceso

Page 48: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

Contabilidad emergéticaCosecha de camarones +1092*

Perdidas para la región - 602

Perdidas para Ecuador - 1100

Beneficios para EEUU + 710

* in millones de Em$ por añoQ ui ckTi me™ and a

TI FF (LZW) decompressorare needed to see thi s pi cture.

AccountingAccounting

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!Aún hay muchas conexiones fertiles por hacer!

El trabajo de Odum tampoco se a aplicado al diseño de ecologías, >> algo crucial si queremos crear diseños de permacultura integral sostenibles a largo plazo y realmente prósperos. ej. ¿Cómo sería una comunidad internacional “Permacultural” realmente madura?>> "Permacultura" en un sentido general: cualquiera que este trabajando hacía una cultura sostenible.

>

Los sistemas que maximizan la potencia son sistemas que retroalimentan el sistema mayorEj. un arbol utiliza la energía solar para incrementar la extensión de sus hojas... en este procesoel arbol apoya todo el sistema vegetal incrementando los nutrientes, creando unMicroclima estable, ciclando los Nutrientes, Y proporcionando comidapara los animales, así el arbol maximizaSu propia potencia y la potencia delSistema al que pertenece

Page 50: CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum

El gran patrón queMATA IDEAS-BIODIVERSIDAD Y conexión parece ser nuestra INCAPACIDAD para resolver

conflictos

EvitarDemonizar

MinimizarNo

escuchar

Impacientarse

Miedo A discutir

TecnologíasY

conocimiento no adecuados

conocimiento >> principios generales

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Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...

Petroleo

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Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...

Dinero

Source: Wikipedia

Cada pais según sus reservas de oro y moneda extranjera menos su deuda externa. Basado en datos del 2009 de CIA Factbook

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Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...

¿Conocimiento?