ciclos biogeoquimicos
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Introducción a ecología y problemas ambientales
DEFINICIÓN
La palabra bio-geoquímico implica la
participación de los organismos (bio), la
atmósfera, las rocas y suelo (geo) y procesos
involucrados a nivel químico.
DEFINICIÓN
Componentes esenciales
•Organizan los nutrientes en sustancias utilizables por seres vivos (consumidores)
Productores primarios
•Suministran sustancias simples a partir de la descomposición de sustancias mas complejas.
Descomponedores
•Transportan nutrientes entre componentes abióticos y los organismos (biótico)
Aire - Agua
PARTES DEL CICLO
El ciclo bio-geoquímico se compone de dos
elementos un Reservorio y componente cíclico
•Generalmente no
biológico, amplio y de movimiento lento (e.g. fondos oceánicos, la atmósfera)
Reservorio
•Porción pequeña del ciclo, pero activa (lleva – recoge) entre organismos y su entorno inmediato. (e.g. organismos)
Componente cíclico
CATEGORÍAS DE RESERVORIOS
Se definen dependiendo en qué componente (reservorio) se
encuentra la mayor cantidad del elemento De esta manera,
los ciclos biogeoquímicos pueden ser GASEOSOS o
SEDIMENTARIOS.
• Reservorio: atmósfera, océanos
• Generalmente corresponden a ciclos globales
• Se incluyen en esta categoría: NITRÓGENO, OXÍGENO, CARBONO G
ase
oso
CATEGORÍAS DE RESERVORIOS
•En estos ciclos los reservorios se encuentran en las rocas, el suelo y minerales
• Los minerales se pueden encontrar como sales disueltas en lagos, corrientes, océanos.
•El ejemplo típico de este tipo de ciclos es el ciclo del FÓSFORO
Sed
imen
tari
o
CATEGORÍAS DE RESERVORIOS
•Algunos elementos tienen reservorios tanto a nivel gaseoso (atmosférico) como sedimentario (litosfera)
•El ciclo del AZUFRE tiene esta característica
Com
bin
ad
os
AGENTES DE MOVIMIENTO
Tanto los ciclos SEDIMENTARIOS como los
GASEOSOS requieren de agentes para el
movimiento de sustancias.
Estos pueden ser BIOLOGICOS (organismos) o
NO BIOLOGICOS (agua, aire, lava,)
IMPORTANCIA AMBIENTAL
El tamaño de las reservorios es importante
para evaluar el efecto de la actividad
humana
El CO2 representa menos del 1% en la
atmósfera y es una parte pequeña del ciclo del
carbono.
Sin embargo, cambios pequeños en las
concentraciones de CO2 pueden incidir
significativamente en la temperatura del
planeta
ESTRUCTURA DE LOS CICLOS
•Precipitación (lluvias) Meteorización (degradación de las rocas que libera sustancias)
•Toma de nutrientes - Asimilación en tejidos - descomposición cuando mueren (Descomponedores los vuelven minerales)
Entradas
•Clima influencia la tasas de ciclaje de nutrientes = CALOR + HUMEDAD Incrementan tanto la productividad primaria como la descomposición
•TROPICOS son mas altas que en ALTAS LATITUDES (e.g.desiertos y praderas)
Ciclo interno
•SALIDA DE LOS ECOSISTEMAS POR Respiración - Herbivoría -Cultivos - Fuego - escorrentía
Salidas
CICLO DEL CARBONO
Fuentes de carbono
CO2 en organismos vivos
Depósitos fósiles de combustible
El stock en la atmósfera es pequeño (CO2 es
menos del 1% en la composición de la atmósfera)
Movimiento del carbono
Fotosíntesis retira CO2 del aire y lo convierte en
energía química (alimentos)
Consumidores asimilan esta energía, primero
herbívoros y luego carnívoros
-Tanto plantas como animales liberan CO2
(respiración)
Carbón en organismos muertos es devuelto a la
atmósfera.
FACTORES QUE INFLUENCIAN EL CICLO
Temperatura y precipitación
Trópicos
Descomposición y productividad = alta
Movimiento del carbono rápido, poca acumulación
Zonas Boreales/Tundra (altas latitudes):
Temperaturas bajas favorecen acumulación de
materia orgánica (humus - turba).
En tiempo geológico (miles - millones de años), este
carbono que sale del ciclo forma depósitos fósiles de
carbón, petróleo gas natural.
FACTORES QUE INFLUENCIAN EL CICLO
CARBONO EN SISTEMAS ACUÁTICOS
Similar al ambiente terrestre:
Fitoplankton hace fotosíntesis: El CO2 disuelto
en agua o como carbonato se convierte en tejidos
de plantas.
Las plantas son consumidas por herbívoros y
luego por carnívoros.
Los organismos (plantas y animales) respiran
liberando CO2.
Los organismos cuando mueren, se descomponen
y devuelven carbono.
El carbono no reintegrado puede formar parte de
los arrecifes coralinos y piedras calizas.
CARBONO
Pidwirny, M. (2006). "The Carbon Cycle". Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. Date Viewed. http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.html
VARIACIONES
CAMBIOS EN NIVELES DE CARBONO
Durante el día por fotosíntesis, los niveles de
CO2 descienden
Durante la primavera y el verano por mayor
radiación solar y duración de los días, los niveles
de CO2 bajan
En las noches por respiración de plantas y
animales el CO2 aumenta.
En otoño y primavera, con la caída de las hojas,
los niveles de CO2 aumentan.
Bajos niveles de fotosíntesis. Recordar las
diferencias que hay en masas terrestres entre el
hemisferio norte y el sur
VARIACIONES
VARIACIONES
CICLO DEL NITRÓGENO
http://web.mit.edu/12.000/www/m2006/teams/nano06/research.html
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
EL CICLO DEL FÓSFORO
Generalidades
El ciclo del Fósforo no tiene un componente
atmosférico
El principal reservorio se encuentra en la
litósfera, en el mineral de apatita y en algunas
rocas
El fósforo es utilizado entre otros, en los ácidos
nucleicos
EL CICLO DEL FÓSFORO
Movimiento del fósforo
Esencialmente, el fósforo va desde los depósitos
de la litosfera hacia los sedimentos marinos
(superficiales y profundos) y luego a la tierra
nuevamente.
El retorno del fósforo a la tierra desde los
fondos oceánicos se produce en tiempo
geológico, es decir, millones de años.
En tierra sigue el ciclo del agua en el
intervalo tierra - mar (ESCURRIMIENTO)
EL CICLO DEL FÓSFORO
Movimiento del fósforo
El fósforo de las rocas se libera vía meteorización
-acción de los elementos ambientales - agua,
viento- sobre la roca-. Fósforo inorgánico
El fósforo luego es arrastrado por viento y/o
agua a locaciones mas alejadas -sigue el ciclo del
agua en la parte terrestre- y es asimilado por las
plantas.
Así como el Carbono y Nitrógeno, el fósforo sigue la
cadena alimenticia a medida que un organismo
consumo a otro.
Los descomponedores liberan fosforo de desechos y
organismos muertos
EL CICLO DEL FÓSFORO
EL CICLO DEL FÓSFORO ECOSISTEMAS
ACUÁTICOS
Similar al terrestre. El fósforo disuelto en el agua es
asimilado por las plantas y algas.
Los moluscos y peces consumen las plantas.
Los descomponedores liberan fosfato inorgánico de
los desechos y organismos muertos, listo para ser
usado por las plantas.
El fosforo no absorbido se sedimenta y queda aislado
del ciclo biológico.
-El fósforo tiende a ser arrastrado por los ríos hacia los
océanos.
Allí puede permanecer millones de años.
-El surgimiento de los fondos oceánicos pueden hacer
disponible este material de nuevo
EL CICLO DEL FÓSFORO – EL GUANO
EL CICLO DEL AZUFRE
•RESERVORIOS tanto sedimentario como gaseoso
•La fase gaseosa (atmosférica) le permite circular a escala global
Generalidades
•Combustión de combustibles fósiles
•Erupciones volcánicas
•Intercambio en la superficie de los oceános
•Gases liberados por descomposición.
Entrada a la atmósfera
•1. A la atmósfera entra como sulfuro de hidrógeno (H2S). Allí interactúa con el oxígeno para formar dióxido de azufre (SO2).
•2. El SO2 es soluble en agua y retornado a la superficie como acido sulfúrico débil (H2SO4).
Reacciones
EL CICLO DEL AZUFRE
•3. Sin importar la fuente el azufre soluble es tomado por las plantas e incorporado por procesos metabólicos:
•Fotosíntesis
•Aminoácidos a base de sulfuro
•De los productores (plantas), el azufre se transfiere a los consumidores
•4. Excreción (desechos) y la muerte, llevan azufre al suelo así como los fondos de lagos y mares. Allí bacterias liberan sulfuro de hidrógeno o sulfato.
• Bacterias reducen el H2S a azufre elemental
• Cianobacterias: En presencia de luz usan H2S en la fotosíntesis y lo convierten en sulfato o en azufre elemental
•5. El azufre elemental en presencia de hierro (Fe) y condiciones anaeróbicas precipita como sulfuro ferroso (FeS2).
• El FES2 es insoluble en pH neutro y ácido y se aferra al lodo y suelo húmedo
•6 Rocas sedimentarias contiene sulfuro ferroso en forma de pirita, asociada a depósitos de carbón.
•7. Las piritas expuestas reaccionan con el oxígeno y en presencia de agua producen sulfato ferroso (FeSO4) y acido sulfúrico (H2SO4). Estos compuestos son lixiviados y pueden alcanzar ecosistemas acuáticos PIRITA donde destruyen la vida.
Reacciones
EL CICLO DEL AZUFRE
EL CICLO DEL AZUFRE
EL CICLO DEL AZUFRE
CICLO DEL OXÍGENO
•El principal reservorio es la atmósfera (~20%)
•Otros reservorios son el agua y el dióxido de carbono (CO2), asociados a la fotosíntesis
Reservorio
•El oxígeno se produce por:
•1 Rompimiento del vapor de agua mediado por luz solar
•H20 disociados para producir H y O
•Mayor parte del H se va al espacio.
•2 Fotosíntesis
•El oxígeno es liberado de la molécula de agua en la fotosíntesis
•-En la respiración se reincorpora como parte de la molécula de agua
•3 Parte del oxígeno se reduce a ozono (O3) mediante radiación ultravioleta
Reacciones
CICLO DEL OXÍGENO
•El oxígeno es muy reactivo y su ciclaje por los ecosistemas es Complejo
•Como constituyente del CO2 circula por el ecosistema
•Parte del CO2 se combina con calcio para formar
• -carbonatos
• -nitratos
• -óxidos férricos
•En estos estados el oxigeno se retira temporalmente de la circulación.
COMBINACIÓN CON
OTRAS SUSTANCIAS
•Se mantiene por el equilibrio dinámico entre la producción de oxígeno (fotosíntesis) y su consumo en la respiración (oxidación de carbohidratos, liberando dióxido de carbono, energía y agua)
EL POOL DE OXIGENO
CICLO DEL OXÍGENO
EL CICLO DEL AGUA
EL CICLO DEL AGUA
EL CICLO DEL AGUA