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Circulación de Circulación de materia y energía en materia y energía en la biosfera la biosfera

Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

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Circulación de Circulación de materia y energía en materia y energía en la biosferala biosfera

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Ecología y EcosistemasEcología y EcosistemasEcosistema:

• Sistema abierto que intercambia materia y energía• Sistema natural integrado por los componentes vivos y no vivos

que interactúan entre sí

Ecología: ciencia que estudia los ecosistemas

BIOCENOSIS oCOMUNIDADBIOTOPO

Poblaciones de seres vivosMedio físico

Agua

Aire LuzTemperatura

Sustrato

Factores abióticos

Factores bióticos

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Ecosfera y BiomasEcosfera y Biomas

ECOSFERA:• Es el gran ecosistema planetario

• Conjunto formado por todos los ecosistemas que constituyen la Tierra

La biocenosis de la ecosfera es la BIOSFERA

Se considera sistema cerrado que intercambia energía (solar y calor)

BIOMAS:• Los grandes ecosistemas en que dividimos la ecosfera

• Los diferentes ecosistemas terrestres

Determinado por las condiciones ambientales

de una región geográfica

Caracterizados por un clima determinado

Poseen una flora y una fauna asociadas

Ej: selva tropical, desierto,

sabana, tundra, etc

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BiosferaBiosfera La biocenosis de la Ecosfera

Conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra

Sistema abierto que intercambia materia y energíaLa materia que sale realiza un recorrido por los sistemas terrestres

dando lugar a los ciclos biogeoquímicos

BIOSFERAEnergía solar Calor

Oxígeno, agua, CO2, P, NOxígeno, agua, CO2, P, N

ATMÓSFERAHIDROSFERAGEOSFERA

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RELACIONES TRÓFICASRELACIONES TRÓFICASRepresentan el mecanismo de transferencia de energía de

unos organismos a otros en forma de alimento

CADENAS TRÓFICAS

Productores Consumidores descomponedores

Eslabones o NIVELES TRÓFICOS

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Primer nivel trófico: PRODUCTORESPrimer nivel trófico: PRODUCTORES

AUTÓTROFOS

FOTOSINTÉTICOS QUIMIOSINTÉTICOS

Utilizan la energía solar para la fotosíntesis Plantas superiores

y fitoplancton

la materia orgánica sintetizada Bacterias autótrofas que utilizan como fuente de energía la oxidación de

moléculas inorgánicas:•Compuestos de S•Compuestos de N

•Fe Respiración celular

Transformación en calor

Acumulaciónen tejidos

Transferencia a siguientes

niveles tróficos

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CONSUMIDORESCONSUMIDORES

HETERÓTROFOS

Consumidores primarios o herbívoros

Consumidores secundarios o carnívoros

Consumidores terciarios o carnívoros finales

SAPRÓFITOS O DETRITÍVOROS

Se alimentan de detritos

DESCOMPONEDORESDetritívoros que transforman

la materia orgánica en inorgánica

CARROÑEROS O NECRÓFAGOS

Se alimentande cadáveres

OMNÍVOROSSe alimentan de más de un nivel trófico

Niveles tróficos

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Ciclo de materia y flujo de energíaCiclo de materia y flujo de energía

Principio de sostenibilidad natural

Reciclar al máximo la materia Utilizar la luz solar como fuente de energía

Acción de descomponedores: bacterias y hongos

La materia mineral puede ser utilizada de nuevo por las plantas

El ciclo de la materia tiende a ser cerrado Escapes hacia la atmósfera (gasificación)

Lixiviado de materiales del suelo Transformación en combustibles fósiles

Energía solar energía químicaFlujo de energía abierto y de sentido unidireccional

1ª Ley termodinámica: la energía entrante es igual a la acumulada

en cada nivel en forma de materia orgánica + la desprendida en forma de calor

La energía se degrada en la respiraciónLa energía útil disminuye

El número de eslabones es reducido

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Los parámetros tróficosLos parámetros tróficosNos miden la rentabilidad de cada nivel trófico o del ecosistema completo

BIOMASA (B)Cantidad de materia orgánica de un nivel trófico o de un ecosistema

Incluye:

M.O. viva Fitomasa Zoomasa

M.O. muerta o necromasa

Se puede medir en:

Kg, g, mg,… en unidades de energía:

1 g M.O. 4 o 5 KCEs lo más frecuente

Se suele expresar en cantidad por unidad de área o de volumen:

gC/cm2

kg C/m2

tm C/haEn la biosfera la cantidad

de biomasa es insignificante respecto de la necromasa

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LA PRODUCCIÓN (P)LA PRODUCCIÓN (P)P = representa la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico

Suele expresarse en g C/m2 . día; o Kcall/ha . año

PRODUCCIÓN PRIMARIA

PRODUCCIÓN SECUNDARIA

Energía fijada por los autótrofos

Energía fijada por los demás niveles tróficos

Pb PRODUCCIÓN BRUTAEnergía fijada por unidad de tiempo

Pn PRODUCCIÓN NETAEnergía almacenada por unidad de tiempo

Productores total fotosintetizado/ día o año

Consumidores alimento asimilado/alimento ingerido

Representa el aumento de biomasa por unidad de tiempo

Se obtiene restando a la Pb la energía consumida en el proceso respiratorio de automantenimiento

Pn = Pb - R

Page 11: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Regla del 10 %Regla del 10 %

La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 % de la acumulada en él

Por esta razón, el número de eslabones es muy limitado

ProductoresPPb

Energía solar

Calor

Respiración

PPnPb

de los herbívoros

Respiración

Energía no utilizada

Energía no asimilada

Pn Pb carnívoros

Respiración

E no utilizada E no asimiladaDescom-

ponedores

Pn

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Productividad y tiempo Productividad y tiempo de renovaciónde renovación

Pn/BPRODUCTIVIDAD

B/PnTIEMPO DE RENOVACIÓN

La cantidad de energía almacenada por

unidad de tiempo en un

eslabón o ecosistema en relación con

la materia orgánica total

Es el tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico

o un ecosistema

Se puede medir en días, años, ...

Conocida como tasa de renovaciónMide la velocidad con que

se renueva la biomasa

Alta productividadTiempo de renovación corto

Page 13: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Eficiencia Eficiencia

EFICIENCIA ECOLÓGICA: El porcentaje de energía que es transferida desde un nivel trófico al siguiente

El nº de eslabones de una cadena depende de la Producción Primaria (PP) y de la eficiencia

Pn/Pn del nivel anterior . 100La eficiencia ecológica es la parte

de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en

Pn del nivel siguiente

Eficiencia de los productores:Energía asimilada/energía incidente

Valores < 2 %

Rentabilidad de los consumidores:Pn/alimento total ingerido

Engorde/alimento ingerido

Page 14: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

EficienciaEficiencia

Pn/Pb

Mide la cantidad de energía incorporada a un nivel trófico respecto del total asimiladoAsí constatamos las pérdidas respiratorias

(del 10 al 40 % fitoplancton) (más del 50 % en la vegetación terrestre)

Es más eficiente una alimentación a partir del primer

nivel trófico.Se aprovecha mejor la energía y

se alimenta a más gente

Es más eficiente una alimentación a partir del primer

nivel trófico.Se aprovecha mejor la energía y

se alimenta a más gente

Page 15: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

RESUMENPARÁMETROS TRÓFICOS

BIOMASA PRODUCCIÓNPRODUCTIVIDADTasa de renovación

TIEMPO DE RENOVACIÓN

EFICIENCIA

Cantidad de Materia Orgánica

Por nivel trófico o en todo el ecosistema

Energía por cada nivel trófico

La cantidad de energía almacenada por

unidad de tiempo en un

eslabón o ecosistema en relación con

la materia orgánica total

Es el tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico

o un ecosistema

Se puede medir en días, años, ...

El porcentaje de energía que es transferida desde un

nivel trófico al siguiente

Es la parte de la producción neta

de un determinado nivel trófico que se

convierte en Pn del nivel siguiente

Mide la cantidad de energía incorporada a un nivel trófico respecto del total asimilado

g C/cm2 kg C/m2 tm C/ha

PRIMARIANivel de productores

SECUNDARIANiveles consumidores

g C/m2 . día Kcal/ha . año

P. BRUTA P. NETA

Energía fijada por unidad de tiempo

Energía almacenada por unidad de tiempo

Pn = Pb - R

Pn / B B / Pn

Pn/Pn del nivel anterior . 100

Pn/Pb . 100

Page 16: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Las pirámides ecológicasLas pirámides ecológicas

CONSUMIDORES PRIMARIOS

PRODUCTORES

Cada superficie es proporcional al

parámetro que esté representado:

Energía acumulada Biomasa

Nº de individuos

Pirámides de energía:

Siguen la regla del 10 %

Pirámides de energía:

Siguen la regla del 10 %

Pirámides de biomasaEn ecosistemas terrestres

grandes diferencias entre sus niveles

Pueden ser invertidas

Pirámides de biomasaEn ecosistemas terrestres

grandes diferencias entre sus niveles

Pueden ser invertidas

Pirámides de números

Pueden resultar invertidas

Pirámides de números

Pueden resultar invertidas

Page 17: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Factores limitantes de la Factores limitantes de la producción primariaproducción primaria

Factor limitante

Factor del medio (luz, Tª, humedad) o elemento (P,N,Ca, K,…) que escasea en el medio, y que limita el crecimiento

de los seres vivos

Ley del mínimo de LIEBEG:El crecimiento de una especie vegetal

se ve limitado por el único elemento que se encuentra en una cantidad inferior a la mínima necesaria

y que actúa como factor limitante:

Los principales factores

limitantes de la producción primaria:

HumedadTemperatura

Falta de nutrientesAusencia de luz

Page 18: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Energías externas, de Energías externas, de apoyo o auxiliaresapoyo o auxiliares

Energías de procedencia solar: las ENERGÍAS EXTERNAS:

Ciclo del agua, vientos, desplazamientos de aguas,

variaciones de temperatura, lluvias, movimientos de nutrientes

Aportadas por seres humanos:ENERGÍAS DE APOYO Y AUXILIARES:

Maquinaria, riego, invernaderos, plaguicidas, abonos químicos,

selección de semillas, combustibles fósiles,..

Energía solar, se denomina la ENERGÍA INTERNALa cantidad solar utilizada para la fotosíntesis es del 0’06 al 0’09 del total incidente

Energías necesarias para la producción primaria

Page 19: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Humedad y TemperaturaHumedad y Temperatura

En áreas continentalesPrincipales factores

limitantes: Tª y humedad

Si la Tª es muy alta se desnaturalizan proteínas

y decrece la PP

Atmósfera:21 % de O2 y 0’003 % CO2

RuBisCo Fotosíntesis

CO2

H2O

Formación de materia orgánica y desprendimiento

de oxígeno

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Temperatura y humedadTemperatura y humedadSi bajan los niveles de CO2 y suben los niveles de O2

RuBisCo

O2

Fotorrespiración

Proceso parecido a la respiraciónOcurre en presencia de luz

A la vez que la fotosíntesis, que se ralentiza

No se forma materia orgánica

Se consume oxígeno y se desprende dióxido de C

El proceso sigue hasta equilibrar los niveles de

ambos gases

Disminuye la eficiencia fotosintética

Se rebaja la producción de materia orgánica

Page 21: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Adaptación de las plantas a condiciones de Adaptación de las plantas a condiciones de humedad y eficiencia en el uso del aguahumedad y eficiencia en el uso del agua

Plantas C3

Nº de átomos de C del primer compuesto sintetizado en la fotosíntesis

Trigo, patata, cebada, soja, arroz, tomate, algodón, judías, …

Pierden mucho agua a través de los estomas

Ningún problema en climas húmedos

SEQUÍA

Se cierran los estomas

Aumenta el oxígenoDisminuye el CO2Fotorrespiración

Se reduce la eficiencia fotosintética

Page 22: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Adaptación de las plantas a condiciones de humedad y Adaptación de las plantas a condiciones de humedad y eficiencia en el uso del aguaeficiencia en el uso del agua

Plantas C4

Nº de átomos de C del primer compuesto sintetizado en la fotosíntesis

Maíz, caña de azúcar, sorgo, mijo,…

Mecanismo que les permite bombear el CO2

y acumularlo en sus hojas

Evitan la fotorrespiración

Mayor producción de materia orgánica

Cactus y plantas del desierto

Adaptacionesmorfológicas

Mecanismo CAM

Cierran los estomas durante el díaFijan el CO2 durante la noche

Fotosíntesis con el almacenado durante el día

Page 23: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Adaptaciones a las bajas Adaptaciones a las bajas temperaturastemperaturas

Predominio de las plantas herbáceas

Estructuras hibernantes subterráneas:Bulbos, tubérculos, rizomas

Fotoperiodo:Época de máximo desarrollo de hojas y flores

Page 24: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

La falta de nutrientesLa falta de nutrientesLa eficiencia fotosintética depende de la presencia de ciertos nutrientes

Su presencia depende de los mecanismos de reciclado, que dependen de las energías externas

El C no lo es

El N le sigue

en importancia

El P es el principal

Productores descomponedores

A mayor distancia más energías externas

Page 25: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Distancia entre productores y descomponedores: el Distancia entre productores y descomponedores: el

reciclado de materiareciclado de materia

Océanos

Fotosíntesis en la zona fótica:

unos 200 m de profundidad

La descomposición de materia orgánica

en los fondos

Difícil retorno de nutrientes

que dificulta la PP

Energía externa: el viento en la

superficie marina. Se producen afloramientos

que arrastra los nutrientes que necesita

el fitoplancton en la superficie

Page 26: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Distancia entre productores y Distancia entre productores y descomponedores: el reciclado de materiadescomponedores: el reciclado de materia

Plataformas costeras

Energías externas:

oleaje que agita los fondos

nutrientes arrastrados por los ríos

Nutrientes arrastrados por corrientes superficiales

Elevada Productividad

Ecosistemas terrestres

Menor gasto de energías externas

Las distancias entre Productores y descomponedores son

mucho menores

20m copa árboles – suelo

0,1-0’5 m hierba – suelo

musgos y líquenes: Se superponen

producción y descomposición

Page 27: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

La luz y la disposición de las La luz y la disposición de las unidades fotosintéticasunidades fotosintéticas

Luz Factor limitante Fondos oceánicos

La disposición de las unidades fotosintéticas es en sí mismo un factor limitante

para el que no hay solución técnica

Los sistemas de captación o fotosistemas,

se hacen sombra unos a otros. Cada uno formado por

centenares de unidades de captación y un solo centro de reacción:

clorofila en la que la energía lumínica comienza

su transformación en energía química

Aumenta la PP

Aún más luz(mediodía)

Disminuye la PP

Saturación

Factor limitante

sin solución

Aumenta la intensidad de

luz

Page 28: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Ciclos biogeoquímicosCiclos biogeoquímicos

Camino que sigue la materia que escapa de la biosfera Camino que sigue la materia que escapa de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B.retornar a la B.El tiempo de permanencia de los elementos en los El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es muy variabledistintos subsistemas es muy variable

Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima.máxima.

Los ciclos tienden a ser cerrados.Los ciclos tienden a ser cerrados.Las actividades humanas ocasionan apertura y Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de sostenibilidad de reciclar al máximo la materia.sostenibilidad de reciclar al máximo la materia.

Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechosdesechos

Page 29: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del CARBONOEl ciclo del CARBONOCO2 atmosférico

Fotosíntesis Difusión directa: paso a la hidrosfera

Consumidores

Respiración

Restos orgánicos

DescomponedoresCombustibles fósiles Enterramiento

geológico

Extracción

Combustión CO2 disuelto

Ecosistemas acuáticos

Rocas calizas Carbonatadas

Y silicatos cálcicos

Ciclo de la rocas

Erupciones volcánicas

Page 30: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Ciclo del carbonoCiclo del carbono

El principal depósito es la atmósferaEl principal depósito es la atmósfera El El ciclo biológicociclo biológico del C del C es la propia Biosfera quien controla los es la propia Biosfera quien controla los

intercambios de este elemento con la atmósfera …intercambios de este elemento con la atmósfera … Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosferaSe fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivosSe devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del COEl ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO22 atmosférico atmosférico en 20 años en 20 años

se renueva totalmente ….se renueva totalmente …. Sumideros fósiles:Sumideros fósiles:

Almacén de CarbonoAlmacén de Carbono La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno fermentaciones fermentaciones

bacterianas que la transforman en carbones y petróleosbacterianas que la transforman en carbones y petróleos Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la atmósferaEsto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la atmósfera

El retorno del COEl retorno del CO22 ,almacenado durante millones de años, a la atmósfera ,almacenado durante millones de años, a la atmósfera

Page 31: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

Paso del COPaso del CO22 de la atmósfera a la de la atmósfera a la litosfera y su retornolitosfera y su retorno

ROCAS CARBONATADAS

COCO22 + HH22OO + CaCOCaCO33 CaCa2+2+ + 2HCO2HCO33-- 1

ROCAS SILICATADAS

2CO2CO22 + HH22OO CaSiOCaSiO33+ 2HCO2HCO33--CaCa2+2+ + + SiOSiO22

2

En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos

2HCO2HCO33-- + CaCa2+2+ CaCOCaCO33 + COCO22 + HH22OO 3

Balances1 + 3

El carbonato formará parte de los sedimentosNo hay pérdidas netas del dióxido atmosférico

2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO2 sumideros

Retorno Desde

la litosfera

Page 32: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del FÓSFOROEl ciclo del FÓSFOROSedimentos y rocas sedimentarias FOSFATOS

ProductoresConsumidores

Descomponedores

Ecosistemas acuáticos

Retorno a tierraColonias de aves marinas

en la costa pacífica de Sudamérica

GUANOExcrementos

Abono fosfatado en agricultura

Page 33: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del fósforoEl ciclo del fósforo

El P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aireEl P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aire La mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicosLa mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicos Se libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadasSe libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadas Principal factor limitante Principal factor limitante recurso no renovable recurso no renovable Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son

transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar precipitan y precipitan y forman los almacenes sedimentariosforman los almacenes sedimentarios

Tiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 añosTiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 años Tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 añosTiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 años El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas

sedimentarias.sedimentarias. El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0’2 % en El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0’2 % en

vegetales) pero importante:vegetales) pero importante: Huesos, caparazones Huesos, caparazones ATP, ADN y ARN, NADP, NADPHATP, ADN y ARN, NADP, NADPH

Page 34: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del NITRÓGENOEl ciclo del NITRÓGENON2 atmosférico Fijación

Industrial

NITRATOS

atmosféricaBiológica

ProductoresConsumidores

Descomponedores

Disolución y transporte

Medio acuático

Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta

NH3

Bacterias nitrificantes

Bacterias desnitrificantes

Erupciones volcánicas

Page 35: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del nitrógenoEl ciclo del nitrógeno

El nitrógeno libre forma el 78 % de la atmósferaEl nitrógeno libre forma el 78 % de la atmósfera El nitrógeno inerte es prácticamente inaccesible para la mayoría de El nitrógeno inerte es prácticamente inaccesible para la mayoría de

los seres vivos.los seres vivos. Otros componentes atmosféricos: NHOtros componentes atmosféricos: NH3 3 , de las emanaciones , de las emanaciones

volcánicas, y Novolcánicas, y Noxx que se forman en las tormentas eléctricas que se forman en las tormentas eléctricas

Fijación industrial: por el método Haber-Bosch: se pasa del NFijación industrial: por el método Haber-Bosch: se pasa del N22 a a

formas activas de forma parecida a la fijación atmosférica y a la formas activas de forma parecida a la fijación atmosférica y a la combustión a altas temperaturas combustión a altas temperaturas amoníaco y fertilizantes amoníaco y fertilizantes

Fijación atmosférica: tormentas eléctricas Fijación atmosférica: tormentas eléctricas Fijación biológica: bacterias y hongos que transforman el NFijación biológica: bacterias y hongos que transforman el N22

atmosférico en nitratos disponibles para las plantas:atmosférico en nitratos disponibles para las plantas: Bacterias: Azotobacter (suelo), cianobacterias (fitoplancton) y Rhizobium Bacterias: Azotobacter (suelo), cianobacterias (fitoplancton) y Rhizobium

(simbiosis en las raíces de leguminosas)(simbiosis en las raíces de leguminosas) Hongos: gen. Frankia, actinomiceto que forma nódulos radiculares con Hongos: gen. Frankia, actinomiceto que forma nódulos radiculares con

árboles como el alisoárboles como el aliso La mayor parte del nitrógeno disponible para los seres vivos (93 %) La mayor parte del nitrógeno disponible para los seres vivos (93 %)

procede de la actividad de los descomponedoresprocede de la actividad de los descomponedores

Page 36: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

PROCESOS DE NITRIFICACIÓNPROCESOS DE NITRIFICACIÓN NITRIFICACIÓN: reacciones químicas de formación de nitratosNITRIFICACIÓN: reacciones químicas de formación de nitratos Una de ellas es la fijación biológicaUna de ellas es la fijación biológica Otra, a partir del amoníaco con intervención de las Otra, a partir del amoníaco con intervención de las bacterias bacterias

nitrificantesnitrificantes::

NH3 NO2- NO3

-Nitrosomonas Nitrobacter

Las bacterias desnitrificantes empobrecen el suelo en nitrógenoLas bacterias desnitrificantes empobrecen el suelo en nitrógeno Actúan cuando el suelo se encharca Actúan cuando el suelo se encharca condiciones anaeróbicas condiciones anaeróbicas También actúan cuando el suelo sufre un pisoteo excesivo. También actúan cuando el suelo sufre un pisoteo excesivo.

(sobrepastoreo)(sobrepastoreo)

Las erupciones volcánicas emiten a la atmósfera Nitrógeno gaseoso, amoniaco y óxidos de nitrógeno (especialmente NO)

Page 37: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

La intervención humana La intervención humana en el ciclo del nitrógenoen el ciclo del nitrógeno

Procesos de combustión

a altas temperaturas

motoresReacción de N2 y O2

NO2

+ vapor de agua

Ácido nítricoLluvia ácidaNitratos Suelo

Fijación industrial y

abonado excesivo

Liberación de N2O a la

atmósfera

Liberación de N2O a la

atmósfera

Potente gas de efecto

invernadero

Fertilización excesiva

Aumenta el crecimiento vegetalEscasez de otros nutrientes:

calcio, magnesio, etc

Eutrofización del medio acuático

Page 38: Circulación de materia y energía en la biosfera. Ecología y Ecosistemas Ecosistema: Sistema abierto que intercambia materia y energía Sistema natural

El ciclo del AZUFREEl ciclo del AZUFRE

Sulfatos: SO42-

precipitación

Yesos

Suelos: SO42-

ProductoresConsumidores

H2S

Bacterias sulfatorreductoras

Sulfuros de FeCarbones y petróleos

Pizarras y otras rocas con sulfuros

Erupciones volcánicas H2S a la atmósfera

SO2 a la atmósferaQuema de

combustibles fósilesSO3

H2SO4

Lluvia ácida

Algas

DM

S

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El ciclo del azufreEl ciclo del azufre El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera.El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera. La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lentaLa transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan

formando yesosformando yesos Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son

repuestos por las lluviasrepuestos por las lluvias Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfatoSólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato

SOSO442-2- SO SO33 H H22S utilizable en la biosíntesis vegetalS utilizable en la biosíntesis vegetal

Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas terrestresterrestres

En océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de oxígeno, liberando En océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de oxígeno, liberando oxígeno para la respiración de otros seres vivosoxígeno para la respiración de otros seres vivos

El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de luz y por la acción de bacterias quimiosintéticasluz y por la acción de bacterias quimiosintéticas

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