CICLOS BIOGEOQUIMICOS

ROGER MORALES

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

• La materia circula desde el mundo vivo hacia el ambiente abiótico y de regreso; esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos.

• La tierra es un sistema cerrado donde no entra ni sale materia.

• Las sustancias utilizadas por los organismos no se "pierden" aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos por un largo período.

• Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos.

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• Los ciclos biogeoquímicos se clasifican en dos tipos, de acuerdo a la cual es su reservorio principal:

• 1-Ciclo Gaseoso: los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. Estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. El carbono, oxigeno y nitrógeno son elementos que tienen ciclos gaseosos, o sea que su reservorio es la atmósfera.

• 2-Ciclos sedimentarios: los nutrientes circulan, principalmente, entre la corteza terrestre ( suelos, rocas y sedimentos) tanto sobre la tierra como sobre los fondos marinos. El tiempo de reciclaje es grande, debido a que los elementos pueden quedar retenidos en las rocas durante miles a millones de años. El Fósforo y el azufre son elementos con ciclos sedimentarios, o sea que su reservatorio es la corteza terrestre.

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CICLO DEL AGUA

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CICLO DEL AGUA• Hay una intervención mínima de

reacciones químicas• Solo hay traslado o cambios de

estado.

• 1º Evaporación. – En la superficie oceánica, sobre la

superficie terrestre y también por los organismos (transpiración y sudoración)

– Sublimación de los glaciares o la banquisa.

• 2º Condensación.– El agua sube formando las nubes,

constituidas por agua en pequeñas gotas.

• 3º Precipitación.– Por enfriamiento. Puede ser

sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

• 4º Infiltración.– Cuando el agua alcanza el suelo y

penetra a través de sus poros– La proporción de agua que se

infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal.

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• 5º Escorrentía. – Se refiere a los diversos medios

por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno.

• 6º Circulación subterránea.– Se produce a favor de la

gravedad Se presenta en dos modalidades:• pendiente abajo.• Por presión y capilaridad.

• 7º Fusión. – Cuando la nieve pasa a estado

liquido (deshielo)

• 8º Solidificación. – Al disminuir la temperatura en el

interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo.

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CICLO DEL CARBONO

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CICLO DEL CARBONO• Esencial para las biomoleculas. • Se encuentra como CO2 en la

atmósfera, en los océanos y en los combustibles fósiles bajo la superficie de la Tierra.

• Los pasos del ciclo son: – Absorción y conversión en azúcar,

por el proceso de fotosíntesis. – Descomposición de azúcares y

liberación de CO2 a la atmósfera, los océanos o el suelo.

– Bacterias y hongos descomponen las plantas y animales, devolviendo carbono al medio ambiente.

• Combustibles fósiles:– Hulla, petróleo y gas natural formados a

partir de restos de organismos antiguos

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• Efecto invernadero:– Por liberación de CO2 a la

atmósfera a un ritmo mayor de aquel con que los productores y el océano pueden absorberlo.

– Propicia cambios en el clima con consecuencias en el ascenso en el nivel del mar, cambios en las precipitaciones, desaparición de bosques , extinción de organismos y problemas para la agricultura.

• Gases invernaderos• Ozono superficial (O3)• Oxido nitroso (N2O) y • Clorofluoralcanos• Vapor de agua• CO2

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CICLO DEL FOSFORO

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CICLO DEL FOSFORO• El hombre moviliza el fósforo al

explotar rocas con fosfato.• Es componente de los ácidos

nucleicos como el ADN y el ARN. • Intermediarios en la fotosíntesis y

en la respiración celular están combinadas con el fósforo

• Proporcionan la base para la formación del ATP, AMPc

• En los huesos y los dientes de animales.

• La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.

• El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura.

• No tiene reserva en la atmósfera, su extracción se ve limitada a los yacimientos terrestres (la mayor en Marruecos)

• Se proyecta que se estará agotado el 2050

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• La meteorizacion proporciona fosfatos.

• Estos pasan a los vegetales y, seguidamente, a los animales. Cuando éstos excretan, los descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos.

• Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano

• los restos de las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.

• En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) utilizables por los vegetales, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos.

• Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo – Mediante excremento de las

aves marinas– Levantamiento geológico de los

sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años.

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CICLO DEL NITROGENO

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CICLO DEL NITROGENO• Representa el 78 % de los

gases del aire• La mayoría de los seres

vivos no pueden utilizar el nitrógeno y dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo

• La escasez de nitrógeno en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.

• Fijación del nitrógeno: – Conversión del nitrógeno gaseoso

(N2) en amoníaco (NH3). – Intervienen bacterias como

Rhizobium (que actúan en ausencia de oxígeno que emplean la enzima nitrogenasa para romper el nitrógeno molecular y combinarlo con hidrógeno. • N2 --------------------> NH3

nitrogenasa– Las cianobacterias, realizan la mayor

parte de la fijación del nitrógeno

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• Nitrificación:– Oxidación del amoníaco o ion

amonio, realizado por Nitrosomonas y Nitrobacter

– Ocurre en dos etapas:• Las Nitrosomonas y Nitrococcus,

oxidan el amoníaco a nitrito (NO2-):

2 NH3 + 3 O2 2 NO2 - + 2 H+ + 2 H2O• Nitrobacter, transforma el

nitrito en nitrato, por este motivo no se encuentra nitrito en el suelo, que además es tóxico para las plantas.

2 NO2 - + O2 2 NO3 -

• Asimilación:– Las raíces de las plantas absorben el

amoníaco (NH3) o el nitrato (NO3 -), e incorporan el nitrógeno en proteínas, ácidos nucleicos y clorofila.

– Cuando los animales se alimentan de vegetales consumen compuestos nitrogenados vegetales y los transforman en compuestos nitrogenados animales.

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• Amonificación: – Es la conversión de compuestos

nitrogenados orgánicos en amoníaco, se inicia cuando los organismos producen desechos como urea (orina) y ácido úrico (excreta de las aves), sustancias que son degradadas para liberar como amoníaco el nitrógeno en el ambiente abiótico. Los microorganismos usan las proteínas y los aminoácidos para producir sus propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco (NH3) o ion amonio (NH4+).

• Desnitrificación:– Lo realizan algunas bacterias en

ausencia de oxígeno, degradan nitratos (NO3 -) liberando nitrógeno (N2) a la atmósfera a fin de utilizar el oxígeno para su propia respiración

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CICLO DEL AZUFRE

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• IMPORTANCIA– Componente de aminoácidos. – Se usa como

• fertilizante• En la fabricación de pólvora,• laxantes• blanqueamiento de papel• producción de acido sulfúrico para baterías e

insecticidas.

– Las plantas lo obtienen en forma de ion sulfato (SO4). Los organismos que ingieren estas plantas lo incorporan

– Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo

• Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de bióxido de azufre SO2, se realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra almacenado.

• El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco.

• El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.

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