ciclos biogeoguímicos 1 ciclos biogeoquímicos los nutrientes fluyen desde componentes del...
Post on 24-Jan-2016
239 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclos biogeoquímicos
Los nutrientes fluyen desde componentes del ecosistema no vivos a los vivos y viceversa, en forma más o menos cíclica
CO2
CO2
O2
O2
N2
SO4
S2
PO4
GaseosoSedimentario
Ciclos gaseosos: globales
Ciclos biogeoguímicos 1Compuestos inorgánicos accesibles
Agua. Aire, suelo
Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos fósiles
Rocas, sedimentos marinos
Seres vivos
BiósferaDepósitos en tierra y océanos
Compuestos inorgánicos inaccesibles
Modelo de Compartimentos del ecosistema
Erosión
meteorización
Sedimentación
Combustión, erosión
Asimilación FS
Desasimilación R
Ciclos biogeoguímicos 1
Balance de nutrientes en un sistema terrestre
Ingresos Egresos
Reciclado
Erosión de roca madre
Desde la atmósfera
Caída con la lluvia
Depósito de partículas sólidas
Aportes hidrológicos
Actividades humanas: fijación de N, fertilización
Por arroyos y ríos
Escurrimiento y lavado
Combustión
Deforestación
Cosechas
CO2, N2
Ca, Fe, Mg, P, K
SO2, NOx, Na, Mg, Cl, S
Ca, K, S
A la atmósfera
Ciclos biogeoguímicos 1
Humedal
Río
LagosDesde sedimentos, rocas
Arroyos y ríos
Vegetación costeraIntercambio con la
atmósfera
RecicladoAguas subterráneas
Espiralado de nutrientes
Ciclos biogeoguímicos 1
Ingresos Egresos
Reciclado
Sistema terrestre
EgresosIngresos
Reciclado
Arroyos y ríos
Ciclos biogeoguímicos 1
El ciclo del agua
97,571%
0,001%
2,428%
Evaporación Precipitación
Evapotranspiración
Escurrimiento
Tiempo de residencia del agua en la atmósfera: 2 semanas
Origen del agua= emanaciones volcánicas
Procesos que impulsan el ciclo= evaporación y condensación (físicos)
Cambios de estado
110.0000 km3
73.333 km3
40.000 km3
Ciclos biogeoguímicos 1
¿De qué depende la relación del contenido de agua entre compartimentos?
Agua líquida
Vapor de agua
Agua congelada
CondensaciónEvaporación
Temperatura
Núcleos de condensación
Descenso crioscópico por contaminantes
Núcleos de condensación
Contaminación (hollín)
Naturales
Contaminantes
Ciclos biogeoguímicos 1
¿Cómo influye la temperatura en el balance entre compartimentos?
T·Derretimiento hielos
Aumento del nivel del mar
Más vapor de agua en la atmósfera
flotantes continentales
Mayor temperatura del agua
Ciclos biogeoguímicos 1
Los reservorios de agua
Océanos y mares
Ríos, arroyos bañados
Aguas subterráneas
Capas de hielo, suelos congelados (permafrost), hielos flotantes
Agua en la atmósfera
2,6% dulceAccesible sólo 0,003% del total
Distribución del agua en la Tierra
Océanos
Atmósfera
Suelo
Si se derriten y van al mar se pierde la reserva
Permiten tránsito
Ciclos biogeoguímicos 1Datos de UNESCO, 2006
Representación porcentual de la precipitación y la población humana por continente
Ciclos biogeoguímicos 1
Disponibilidad de agua en Argentina: 21981 m3 por año por habitante
Camilloni y Vera. 2006. Eudeba m3 = 1000 litros
Ciclos biogeoguímicos 1
Usos del agua
Usos del agua en África
Agricultura
Industria
Domiciliario
Uso del agua Global
Agricultura
Industria
Domiciliario
Uso del agua en Europa
Agricultura
Industria
Domiciliario
Ciclos biogeoguímicos 1
Aguas subterráneas: napa freática y acuíferos
Nivel freático: División entre suelo saturado y no saturado
Acuíferos: Formaciones geológicas capaces de almacenar agua
Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005
Balance entre recarga y descarga
Ciclos biogeoguímicos 1
Acuífero Guaraní
1.190.000 km2 de superficie
37.000 km3 de agua
1 km3 = 109 litros
Ciclos biogeoguímicos 1
Acuíferos Pampeano y Puelche. NE de la Pcia de Buenos Aires. 89.000 m2
Extracciones domiciliarias: del Pampeano
Extracciones de los municipios, industrias: Puelche
Alimentan el 60% del total de consumo de agua de La Plata. Se extraen 74 hm3/año
Auge et al. 2003
Ciclos biogeoguímicos 1
En Argentina el 75% del territorio es árido o semiárido: hay déficit hídrico
Sólo la Mesopotamia y la Cordillera Patagónica disponen de agua superficial potabilizable
A nivel país, 50% del agua utilizada proviene de la superficie y el 50 % es agua subterránea
En el conurbano bonaerense, el uso de agua subterránea era de más del 62% hasta 1990, cuando pasó a utilizarse agua del Río de la Plata, disminuyendo el uso de agua subterránea al 5%.
Esto condujo al ascenso del nivel freático y problemas de inundaciones
http://www.filo.uba.ar/contenidos/investigacion/institutos/geo/gaye/archivos_pdf/AguaFuentedeVida.pdf
Situación en Argentina
Ciclos biogeoguímicos 1
Problemas
•Sobreexplotación
•Contaminación
Ascenso. Salinización del agua
Nitratos
Arsénico
Aguas cloacales
Lixiviados de rellenos sanitarios
12.000 km3 en el mundo
Ciclos biogeoguímicos 1
Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005
Ciclos biogeoguímicos 1
Problemas de salinización del agua y la superficie del suelo
Las aguas superficiales pueden ser dulces pero las profundas suelen ser salinas, por descenso de aguas con sales en solución o por la intrusión de agua marina en zonas costeras
Al extraer aguas superficiales suben las aguas profundas salinas y en zonas costeras provocan el ingreso de agua de mar.
Al evaporarse el agua en superficie forma una capa de sal
Ciclos biogeoguímicos 1
Transpiración y evaporación
percoladoAgua en el suelo
Extracción por raíces
evaporación
Evapotranspiración > precipitación y agua en el suelo
Ascenso de agua profunda salada
Precipitación
Ciclos biogeoguímicos 1
Problemas de salinización en
Sistemas agrícolas irrigados
Áreas urbanas con gran demanda de agua
Evolución anual de la salinidad del agua y del suelo (μmhos). Mendoza (Llop Salinidad suelo Salinidad suelo promedioAño Salinidad agua pre riego1 1000 1000 10002 1112 2699 19053 1294 3145 22204 1492 3627 25595 1720 4181 29516 1984 4821 34027 2287 5559 39238 2637 6409 45239 3041 7390 521510 3506 8521 6013
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclo del oxígeno
O2 disuelto
O2
RFS
FS
R
Principal reservorio para los organismos vivos: el aire y el agua
La atmósfera primitiva no tenía O2
El enriquecimiento en O2 se debió a la FS
9,3 mg/l en el agua a 20 ·C
21%
0,0009%
Fotodisociación del vapor de aguaFS
Ciclos biogeoguímicos 1
El ozono: O3
Troposfera
Estratosfera
biosfera
12 km
45 km
O2 + UV < 240 nm O + O
O2 + O + M
O3 + UV < 310 nm
O3+M Ozogénesis
O2 + O
O + O3 O2 + O2 Ozonólisis
>UV
< UV
Absorbe parte de la energía
Ciclos biogeoguímicos 1
Efecto del Cl sobre el equilibrio en la concentración de ozono
Cl + O3ClO + O2
ClO + O
Cl + O2Balance neto
O3 + O O2 + O2
1 átomo de cloro puede destruir 100.000 moléculas de ozono
CFC + UV
Cl2 + UV Cl + Cl
Ciclos biogeoguímicos 1
Efecto de otros compuestos sobre el equilibrio en la concentración de ozono
NO + O3 NO2 + O2
NO2 + O NO + O2
O3 + O O2 + O2
Balance neto
Oxidación de Combustibles fósiles
Ciclos biogeoguímicos 1
Formación y distribución del ozono
Ciclos biogeoguímicos 1
Distribución del ozono
Zona de producciónTierra < O3
> O3
> O3Agujero de ozono
N
S
Camilloni y Vera. 2006. Eudeba
Circulación en la estratósfera
260 UD
> 400 UD
< 220 UD en P y V
Ciclos biogeoguímicos 1
¿Por qué se produce el agujero de ozono?
Camilloni y Vera. 2006. Eudeba
Durante la noche polar
Estratósfera
Descenso de T·
Descenso de aire
Vórtice ciclónico
No hay intercambio de aire
Cl2
Formación de Cl2
Primavera: Cl2 + UV
Cl
O3
Ciclos biogeoguímicos 1
Medidas de ozono atmosférico: a partir de 1980
Se detectó descenso en primavera, especialmente en la Antártida. Diferencia entre invierno y verano > 50%
Satélites Ozonosondas en globos
Unidades: moléculas de O3/cm3 de aire
Unidades Dobson: Cantidad total de ozono presente en una columna de atmósfera.
Una unidad Dobson: capa de 0,01cm de espesor de ozono puro a 1 atm de presión
O3
Ciclos biogeoguímicos 1
Variación en el agujero de ozono entre octubre 1979 y octubre 1990
Ciclos biogeoguímicos 1
Diferencias en la absorción de luz UV de distintas longitudes de onda
UV A
320- 400 nm
Poco perjudicial
UV B
290- 320 nm
UV C
200- 290 nm
Es la que produce más daño
Muy perjudicial
Muy absorbida
Ciclos biogeoguímicos 1
Daños producidos por la radiación UV B
Cáncer de piel
Trastornos del sistema inmunológico
Afecta huevos de anfibios y reptiles
Penetra hasta 20 m de profundidad en cuerpos de agua
Causa mortalidad y descenso de productividad del fitoplancton
Funciona como gas invernadero
Afecta el ADN
Ciclos biogeoguímicos 1
Protocolo de Montreal
1985. Convención de Viena
1987. Firma del Protocolo. Compromiso: reducción de emisiones de Clorofluorocarbonados a la mitad a fines
del siglo XX
1989. Entrada en vigencia del Protocolo.
1990, 1992, 1997, 1999. Enmiendas
•Concentración de cloro en la atmósfera inferior llegó a un máximo
•En la estratósfera se espera que baje a partir del 2010
•Recuperación del ozono dentro de 50 años.
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclo del fósforo
Rocas y depósitos naturales
Plantas
PO4
Fósforo orgánico
Bacterias fosfatizadoras
No hay reacciones de óxido reducción
No hay reservorio atmosférico
Animales
10- 100 años en tierra
100 x 1.000 años en oceános
100.000.000 años
Ciclos biogeoguímicos 1
Efectos del hombre sobre el ciclo del fósforo
Enriquecimiento de aguas en fósforo
•por drenaje desde campos cultivados
•Detergentes
Eutroficación
•Aumento de la PPN
•Disminución de la diversidad
•Aumento de la turbidez
Ciclos biogeoguímicos 1
Atmósfera
Tierra
Océano
volcanes
fitoplancton bacterias
DMS y H2SSulfatos
Lluvia o
seco
Sulfatos
Lluvia o
seco
sulfatos
sulfatos
Erosión roca
Una menor proporción del flujo de S implica reciclado interno en las comunidades acuáticas o terrestres en comparación con P o N
Ciclo del Azufre sedimentario y gaseoso
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclo del azufre
SO4
Azufre orgánico
Plantas y microorganismos
Sulfuro H2S, FeS
Azufre elemental
SO3
Bacterias fotoautótrofas
Bacterias quimioautótrofas
Desulfidración (anóxica)
Animales y microorganismos
Anoxia
Bacterias
Oxida-ción CH2O
+ reducido
+ oxidado
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclo del azufre
SO4
Azufre orgánico
Plantas y microorganismos
Sulfuro H2S, FeS
Azufre elemental
SO3
Bacterias autótrofas
Bacterias quimioautótrofas
Desulfidración (anóxica)
Animales y microorganismos
Anoxia
Bacterias
Oxida-ción CH2O
+ reducido
+ oxidado
SO2
H2SO4
Ciclos biogeoguímicos 1
Atmósfera
Tierra
Océano
fitoplancton bacterias
nitratos
nitratos
bacterias
N2
NOx H2O HNO3
N orgánico
Relámpagos
industria
amonio
Ciclo del Nitrógeno
Principalmente gaseoso
Ciclos biogeoguímicos 1
Ciclo del nitrógeno
Nitrato NO3
-
Nitrógeno orgánico
+ reducido
+ oxidado
Amonio
Amonificación
Nitrito NO2
Nitrificación por bacterias
Nitrificación por bacterias
NO
N2 Nitrógeno molecular
Desnitrificación por bacterias en ausencia de oxígeno
Fijación de N2
N2 O
Ciclos biogeoguímicos 1
Efectos antrópicos sobre el ciclo del nitrógeno
Nitrato NO3
-
Nitrógeno orgánico
Amonio
Amonificación
Nitrito NO2
Nitrificación por bacterias
Nitrificación por bacterias
NO
N2 Nitrógeno molecular
Desnitrificación por bacterias
Fijación de N2
N2 O
Natural: relámpagos, organismos
Pérdida de humedales
-
Combustión
Humana: industrias y cultivos
+
+
Ciclos biogeoguímicos 1
050
100150200250300350
Rel
ámpa
gos
Org
anis
mos
terre
stre
s
Org
anis
mos
acuá
ticos
Org
acu
at
Indu
stria
l
Cul
tivos
Tg d
e N
fija
dos
por
año
Fuentes de Fijación de Nitrógeno
N total almacenado: 296000 Tg/año
Ciclos biogeoguímicos 1
Concentración de óxido nitroso en la atmósfera (ppm)
La actividad del hombre incrementó la concentración de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera
Ciclos biogeoguímicos 1
Las consecuencias de los cambios producidos por el hombre en el ciclo del nitrógeno
Combustión de depósitos de Materia orgánica
Fijación artificial de N
Disminución de bacterias desnitrificantes
Aumento de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera
Aumento del nitrógeno disponible para los seres vivos
Lluvia ácida
Efecto invernadero
Escala regional
Escala global
Aumento en la fijación de CO2
Pérdida de otros nutrientes, como Ca y K
+ N en ríos y estuarios
Ciclos biogeoguímicos 1
Producción de lluvia ácida
NOx
bacterias
Ciclos biogeoguímicos 1
Daños que produce la lluvia ácida
Acidificación de cuerpos de agua
Disminución de peces, anfibios y otros organismos
Deterioro de bosques de montaña
Corrosión de edificios y estatuas
El efecto sobre agua y suelo depende de la capacidad de neutralización
pH en base de nubes muy bajo: 3,6
Se diluye al precipitar: 4,6
Ciclos biogeoguímicos 1
Regiones del mundo más afectadas por la lluvia ácida
top related