Cuestionario de Ciclos Biogeoqumico: C, H y O

1.- Qu incluye el estudio de un ciclo biogeoqumico?El estudio de un ciclo biogeoqumico describe el movimiento y la conversin de materiales por la actividad bioqumica que se producen en la atmosfera y en la hidrosfera. Ciclos biogeoqumicos incluyen transformaciones fsicas, como una disolucin, precipitacin, volatilizacin y fijacin; transformaciones qumicas como la biosntesis, biodegradacin y biotransformaciones xido reductoras; y varias combinaciones de cambios fsicos y qumicos2.- Qu caractersticas tienen los microorganismos que los hacen tan importantes en los ciclos biogeoqumicos?Su ubiquidad, sus diversas capacidades metablicas y sus altas capacidades enzimticas.3.- Qu elementos se reciclan ms? Cules despus? Y cules son las excepciones?La mayora de los elementos que componen a los organismos vivos (H, O, N, P y S) son reciclados ms intensamente, elementos menores (Mg, K, Na y algenos) y oligoelementos (B, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Se, Sn, V y Zn) son requeridos en menores cantidades y son reciclados menos intensamente. Los elementos menores y los oligoelementos (Fe, Mn, Ca y Si) son excepciones 4.- Defina Reservorio, mencione sus caractersticas y como se pueden ver afectadosLas distintas formas qumicas de un elemento en particular son conocidas como reservorios. Estn constituidos por diversos compuestos qumicos de cada elemento. Las reservas globales suelen ser estables en el marco de tiempo de la historia humana, pero pueden experimentar cambios a lo largo de las eras geolgicas.El tamao del reservorio es una variable extremadamente importante que hay que considerar en conexin con posibles perturbaciones del sistema del reciclado. En los ciclos biogeoqumicos, los reservorios pequeos y con un reciclado activo son los ms propensos a alteraciones por causas naturales y por la intervencin humana ya que intervienen en los ciclos biogeoqumicos y estos pueden originar cambios en la tasa de transferencia de los elementos entre reservorios y en tamao de los reservorios de algunos elementos.5.- Explique cmo se relacionan los diferentes ciclos biogeoqumicos Los ciclos biogeoqumicos (Hidrogeno, Carbono y Oxigeno) son reciclados mediante los mismos procesos opuestos de fotosntesis y respiracin. El O2 y el H participan en la oxidacin aerbica y en la anaerbica del C orgnico, as como en la reduccin del CO2 6.- Mencione los principales reservorios disponibles del C1. Atmosfera antes de 1850 con 560 a 610 miles de millones de toneladas de carbono2. Atmosfera en 1978 con 692 miles de millones de toneladas de carbono.3. Agua de mar y agua dulce 4. Carbono inorgnico con 35.000 miles de millones de toneladas de carbono5. Carbono orgnico disuelto con 1000 miles de millones de toneladas de carbono6. Biota del suelo de 600 a 900 miles de millones de toneladas de carbono7. Materia orgnica del suelo con 1500 miles de millones de toneladas de carbono8. Sedimentos con 10.000.000 miles de millones de toneladas de carbono9. Combustibles fsiles con 10.000 miles de millones de toneladas de carbono7.- Describa el fenmeno del Efecto invernadero y sus consecuenciasFenmeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmsfera planetaria, retienen parte de la energa que el suelo emite por haber sido calentado por la radiacin solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmsfera. De acuerdo con la mayora de la comunidad cientfica, el efecto invernadero se est viendo acentuado en la Tierra por la emisin de ciertos gases, como el dixido de carbono y el metano, debido a la actividad humanaLas principales consecuencias del efecto invernadero son la deforestacin, desertificacin, inundacin, huracanes, tifones, sequa y la fusin de los casquetes polares.8.- Qu es una red trfica? Es el conjunto de cadenas alimenticias por las cuales sustancias nutritivas o alimentos van pasando entre organismo de diferentes especies. Cada transferencia de nutrientes ocurre por pasos y son llamados niveles trficos.9.- Importancia del ciclo de Calvin en el reciclaje del C?Es la principal va metablica para la fijacin del CO2.10.- Mencione los diferentes papeles de los microorganismos en el ciclo del C.Microorganismos fotosintticos: la principal va metablica de fijacin fotosinttica de CO2 es el ciclo de Calvin. En la produccin primaria mediante conversin de la energa luminosa en energa qumica almacenada.Los microorganismos son capaces de incorporar Co2 a travs del sistema del fosfoenol piruvato carboxilasa, en el caso de microorganismos hetertrofos cambia, no ocurre la fijacin de CO2; algunos organismos quimiolitotroficos ya sea en lugar de o adems de la adicin del ciclo de la pentosa fosfato a la red de fijacin del CO211.- Cmo se lleva la red trfica de los MO en el ciclo del C?El CO2 se trasforma en C orgnico por los productores primarios (Productividad primaria bruta) una parte de la produccin bruta se convierte en CO2 mediante la respiracin de los productores primarios. El C orgnico restante es la produccin primaria neta disponible para los consumidores hetertrofos; estos completan el ciclo del Carbono convirtiendo el CO2 formado por los productores primarios.12.- Cmo se pueden medir las tasas de produccin primaria en base al O2?La cantidad de O2 producido en la luz se puede utilizar como una medida de la productividad fotosinttica primaria neta, el oxgeno consumido en la oscuridad puede ser aadido a la cantidad medida de O2 generado en la luz para estimar la productividad primaria bruta.13.- Por quin es producida la produccin primaria en las zonas limneticas del ocano? La cadena trfica completa est basada en principales productores microbianos, predominantemente algas plantnicas unicelulares y cianobacterias.14.- Haga un cuadro comparativo de ambientes marinos y terrestres y sus cadenas trficasAmbiente Factores biticosFactores abiticos Cadenas trficas

Acutico Son todos aquellos ecosistemas que tienen por biotopo algn cuerpo de agua, como pueden ser ros, lagos, pantanos y dems fuentes. Los dos tipos ms destacados son: los ecosistemas marinos y los ecosistemas de agua dulce. En un ecosistema acutico el nmero de especies vegetales y animales que habitan en l, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva est en el fitoplancton y en el zooplancton.-Productores: vegetales (fitoplancton, algas y plantas acuticas).-Consumidores: animales, primer orden, zooplancton, y de rdenes superiores, moluscos, estrellas, peces, etc.-Descomponedores: Hongos y las bacterias.- El sol- El aire (no slo el de la atmsfera, sino tambin el que est disuelto en el agua)- Espacio geogrfico- Relieve- Agua- Material en suspensin que contienen las aguas y su grado de salinidad-La temperatura, El clima, la presinEn el agua dulce hay trituradores como el plecptero, que se alimenta de la materia orgnica. El fitoplancton es un productor primario y alimento principal para los herbvoros del fondo. Otro tipo de fitoplancton es comido por el zooplancton. Los consumidores principales de zooplancton son las ballenas y los peces pequeos. Los consumidores secundarios son peces de mayor tamao que se comen a los peces ms pequeos y que a su vez tambin pueden ser comidos por peces ms grandes o por consumidores terciarios.

Terrestre Los ecosistemas terrestres son aquellos en los que los animales y plantas viven en el suelo y en el aire. All encuentran todo lo que necesitan para vivir. Dependiendo de los factores abiticos de cada ecosistema, existen distintos tipos de hbitat terrestres: desiertos, praderas y selvas. Los distintos vegetales y animales que habitan cada uno de ellos tienen caractersticas diferentes, ya que se han adaptado al hbitat en que viven. Cuando se producen cambios y alguna especie no puede adaptarse, muere pudiendo llegar a extinguirse.Sobre la superficie terrestre viven numerosas especies de diversos tamaos que van desde los organismos unicelulares hasta Mamferos y rboles de gran altura y todos participan en grandes Cadenas trficas.Clima- Suelo- Disponibilidad de Agua-Relieve-Altitud-LuzEstos factores varan las distintas Zonas del Planeta, ya que existen diferentes tipos de CLIMAS, Suelos, Relieves y el desarrollo de los animales y vegetales dependen de esas condiciones ambientalesEntre los productores se encuentran las hierbas, las bayas, las flores y las semillas. Estos productores son consumidos por insectos como las mariposas, adems de ser alimento para las aves, las ardillas, los venados y omnvoros como los osos. Las aves tambin se alimentan de los insectos y de pequeos mamferos, y los osos se comen a los pequeos mamferos que consumen a los productores tambin. Cuando estos animales mueren, son descompuestos por los hongos y los insectos y luego se usan como fertilizante para los productores.

15.- Realice un cuadro comparativo: metabolismo aerobio vs. Anaerobio con los datos (caractersticas) dadas en el apartado Carbon Cycling Within HabitatsHbitatCaractersticas

Aerobio La capacidad de degradar nutrientes orgnicos sencillos y de algunos biopolmeros, como el almidn, la peptina. La pueden realizar tanto microorganismos y macro-organismos. Producen ms energa para las clulas. Predomina la respiracin sobre la fermentacin La respiracin completa conduce a la produccin de CO2

Anaerobio Los microorganismos son los nicos que pueden realizar la degradacin anaerobia. La fermentacin necesita consumir ms materia orgnica. Causa la acumulacin de alcoholes y cidos orgnicos de bajo peso molecular.

16.- Realice un cuadro comparativo Metanognesis vs. Acetognesis, que contenga: Reacciones principales, energa producida, enzimas principales, microorganismos que lo llevan a cabo, ambientes donde se lleva a cabo, etc. (los que le parezcan importantes)Energa ProducidaEnzimas PrincipalesMicroorganismos participantesAmbientes en donde ocurreReacciones

Acetognesis-107.5 kJ/mol

-----------------------------Son quimioautotrofos anaerobios facultativos: Clostridium thermoaceticum y Acetobacterium woodii.Comparten ambientes con los Metanogenos (mayor tolerancia al pH)

Metanognesis-135.6 kJ/molTetrahidrometanopterina, acido 2- metil tiotanosulfnico

cido 2-mercaptoetanosulfnico, monxido de carbono deshidrogenasa

Acetil- CoAsintasaSon exclusivos del grupo Arquea y anaerobios: Methanosarcina barkeri, Syntrophobacter, Methylomomas.

Agua anoxica, mantos acuferos + H +

17.- Diga de que formas (biolgicas o no) se produce COBiolgicamente se produce CO durante la respiracin animal y de microorganismos por la ruptura de compuestos hemo. Otra fuente biolgica es una reaccin fotoqumica secundaria de la fotosntesis, la quema de biomasa, fotoxidacin.18.- Escriba las bacterias y reacciones que procesan el CO aerbica y anaerbicamente.Carboxidobacterias: CO + H2O Metanogenos: CO + 3H2 Acetgenos: 2CO + 2H2 19.- Enliste 3 limitaciones microbianas del ciclo del C1. Ciertas condiciones ambientales que son adversas, la falta de O, acidez elevada, altas concentraciones de fenoles y taninos, impiden la degradacin de algunas sustancias orgnicas.2. Compuestos orgnicos que son resistentes al ataque enzimtico, algunos no son aptos para la degradacin enzimtica (recalcitrantes).3. Algunas transformaciones del C orgnico, por ejemplo la produccin de polmeros como los cidos hmicos del suelo, reducen la velocidad de reciclado o inmovilizan esa parte de C y energa almacenada.20.- Realice un cuadro comparativo Degradacin Microbiana de: polisacridos vs lignina, que contenga: Reacciones principales, energa producida, enzimas principales, microorganismos que lo llevan a cabo, ambientes donde se lleva a cabo, etc. (los que le parezcan importantes)Energa ProducidaEnzimas PrincipalesMicroorganismos participantesAmbientes en donde ocurre

PolisacridosMuy poca producida por fermentacinEnzima C1,

Enzima C3 o - 1 4- glucanasa,

-glucosidasa

QuitinasasHongos del gnero: Aspergillus, Fusarium, Phoma, Trichoderma.

Bacterias del gnero: Cytophoga, Vibrio, Polyangium, Cellulomonas, Streptomices y Nocardia.

Terrestres

LigninaEs mayor que la producida por polisacridos Oxidasas y PeroxidasasHongos: Polyporus, Poria, Fomes, Agaricus, Pleurotus, Collybia, Schizophyllum y Fusarium.

Bacterias: Arthorobacter, FLavobacterium, Micrococcus y Pseudomonas

Terrestre

21.- Complemente y traduzca (espaol) el diagrama ilustrado en la Figura 10.8, para explicar la biodegradacin en los ambientes acuticos.

22.- Mencione los reservorios naturales y mecanismos de produccin de H y H2La mayor reserva de hidrogeno es el agua. Los hidrocarburos fsiles lquidos y gaseosos constituyen una reserva abundante de H inerte. La materia viva o muerta constituyen depsitos relativamente pequeos, pero de reciclado activo.

23.- Por qu la cantidad de H2 es menor a la esperada en la atmsfera y materia orgnica viva y muerta?La explicacin ms plausible perece ser que la cantidad de hidrogeno que la falta puede haberse perdido en el espacio. Los procesos microbianos que utilizan H2 y CH4 e impiden as su escape a la atmosfera, minimizan las perdidas actuales de H2. El H2 gaseoso libre se produce biolgicamente en fermentaciones anaerbicas, y tambin como un subproducto de la fotosntesis acoplada a la fijacin de nitrgeno en las cianobacterias y en asociaciones entre Rhizibium y las plantas leguminosas. El hidrogeno es de origen antropognico; procede de la combustin de combustibles fsiles y de biomasa, y forman parte de los gases de escape de mquinas de combustin interna. Tambin se produce en la atmosfera por la descomposicin fotoqumica del metano.

24.- Mencione las bacterias del H y escriba la ecuacin general de su usoLa explicacin ms plausible perece ser que la cantidad de hidrogeno que la falta puede haberse perdido en el espacio. Los procesos microbianos que utilizan H2 y CH4 e impiden as su escape a la atmosfera, minimizan las perdidas actuales de H2.

25.- Describa el proceso de reciclaje del H y H2Los procesos ms importantes de reciclado del H2, la fotosntesis la respiracin, normalmente no conducen a la produccin ni al proceso de H2. En cambio, los electrones del o de algunos compuestos orgnicos de bajo peso molecular se utilizan directamente en la fotosntesis para reduccin del 26.- Mencione los reservorios de OxgenoLos grandes reservorios de minerales reducidos como el hierro ferroso y los sulfuros. Los Carbonatos oxigeno atmosfrico y el nitrato, oxigeno de materia viva o muerta.27.- En qu casos se usa en O como acepto final de e-? y Qu da paso a otro tipo de metabolismos?Durante la degradacin de materia orgnica y la oxidacin de compuestos qumicos inorgnicos reducidos.La reduccin del sulfuro, hierro frrico y de manganeso oxidado inicia con el agotamiento de O en un ambiente. Si esos aceptores no estn disponibles, las nicas opciones metablicas posibles son las fermentaciones y la metalognesis28.- Cmo se puede restaurar las concentraciones de O al ambiente?Por los procesos equilibrados de fotosntesis y respiracin de los tres materiales: CO2, O2 y H2O.29.- Cmo se forma el ozono y cules son sus consecuencias?La radiacin ionizante transforma parte del oxgeno molecular en O3. El ozono no est sujeto directamente a reciclado biogeoqumico. No obstante, el deposito relativamente pequeo de ozono atmosfrico est sujeto a perturbacin por la actividad humana y por alteraciones en el proceso biogeoqumico de desnitrificacin y de metanognesis.