Los Organismos Marinos y El Equilibrio de Los Ciclos Biogeoquímicos Del Oxígeno

8/18/2019 Los Organismos Marinos y El Equilibrio de Los Ciclos Biogeoquímicos Del Oxígeno

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Adaptación realizada por Samuel Ocón López para el programade maestría en gestión y auditorías ambientales INIES-

INFLUENCIA DE LOS ORGANISMOS MARINOS Y EL EQUILIBRIO DE LOSCICLOS BIOGEOQUÍMICOS DEL OXÍGENO, NITRÓGENO Y FÓSFORO

Por: Samuel Ocón López

El obeti!o principal de este trabao consiste en relacionar algunos de losgrupos de organismos "ue interact#an en los ecosistemas marinos con losciclos biogeo"uímicos del o$ígeno% nitrógeno y &ós&oro ya "ue constituyenelementos "uímicos &undamentales para los seres !i!os' Es importante resaltar"ue la e$istencia de estos en la naturaleza es limitada% por lo tanto% necesitanreciclarse constantemente' Para alcanzar el obeti!o se plantea una estructuramuy simple "ue implica e$plicar dic(os procesos biogeo"uímicos% así como lasprincipales zonas en las "ue se desarrollan los organismos marinos% seg#n suscaracterísticas y )nalmente (aremos una articulación entre la inter!ención losorganismos marinos con los ciclos biogeo"uímicos% de tal &orma "ue al )nal nospermita identi)car ciertos problemas "ue pueden surgir si alteramos algunos

de los elementos "ue rigen el e"uilibrio'

Primeramente "ueremos de)nir "ue los ciclos biogeo"uímicos son a"uellosprocesos "ue permiten obtener la disponibilidad de los elementos "uímicos&undamentales a consecuencia de las trans&ormaciones y recirculación "ueocurren en la atmós&era% (idrós&era% litos&era y bios&era% resumidas comoecos&era' Entre ellos pueden identi)carse dos tipos de ciclos biogeo"uímicos: *'de nutrientes !se"s"s% siendo su &uente la atmós&era% tal es el caso del+arbono% el O$ígeno y Nitrógeno' Por otro lado encontramos los ciclosbiogeo"uímicos ,' De nutrientes s#$id"s "ue proporciona la cortezaterrestre% como en el caso del ós&oro y el Azu&re' E$isten procesos de

retroalimentación "ue regulan los ciclos biogeo"uímicos% pero la acciónantrópica tiende a acelerar estos ciclos% poniendo en peligro el e"uilibrio en el"ue est.n'

Seg#n /ómez 0,1*23% entre los principales problemas "ue presentan losecosistemas marinos encontramos dese"uilibrio en la din.mica sobre la pesca%contaminación marina a causa de residuos urbanos% molestias en laspoblaciones marinas' En los ecosistemas marinos la luz solar tiene granimportancia para desarrollar la !ida en el mar% sin embargo% &actores como latemperatura% salinidad y presión in4uyen sobre la disponibilidad de nutrientes%el ciclo de materia se desarrolla en un gran espesor de agua donde se realiza laproducción primaria en la capa iluminada o zona eu&ótica "ue se e$tiende

(asta la pro&undidad cercana a los 211 metros 0en la cual se recibeapro$imadamente el *5 de luz3'


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Ci%$" de$ O&'en": El O, en la corteza terrestre &orma silicatos 0minerales3 y

en los oc6anos &orma agua 07,O3% en la atmós&era se (alla en &orma de +O,%+O% O8% O,% NO,% NO% SO,% este ciclo tambi6n est. íntimamente relacionado conel del carbono9 la ilustración * representa el ciclo del o$ígeno y algunos de suscomponentes'

El ciclo biogeo"uímico del o$ígeno pasa por las siguientes etapas para podercon&ormarse:

*' otosíntesis9 proceso mediante la cual se libera el O, a la atmós&era',' espiración9 los seres (eterótro&os absorben el O, de la atmós&era'8' ormación de 7,O y +O,9 pre!io a ello% el O, pasa por reacciones de

o$idación'

2' Liberación del O, de los ríos y mares';' Acción de bacteriana y (ongos9 se libera el O, en la descomposición de

organismos muertos'

Ilustración 1: Representación gráfca del ciclo biogeoquímico del oxígeno

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en el agua% disponibilidad de nutrientes y concentración de metales pesados enlos ecosistemas'

Seg#n Pa>(omo!a et al' 0,1*23 los 4uos de contaminantes tales como elmercurios 07g3% pueden !ariar debido a cambios red-o$% la &ormación desul&uros y metilación del mercurio bao condiciones sub-ó$icas' Esto puede

a&ectar signi)cati!amente la calidad del agua en cone$ión con el agotamientodel o$ígeno' La disminución del o$ígeno y P(% así como la aparición de &ormastó$icas y bioacumulati!as de mercurio en el agua' Por eemplo% elmetilmercurio puede causar m#ltiples impactos de estr6s en la biota' Por tantola &ormación de (ipo$ia es una amenaza para los ecosistemas costeros sanos'

Para Landry% et al' 0,1*,3% las concentraciones de suspensión ele!ada %alimentación de zooplancton% altas estimaciones ac#sticas de peces pel.gicos%la producción meorada de bacterias% biomasa de )toplancton y potencial&otosint6tico% pueden contribuir de manera desproporcionada sobre los ciclosde nutrientes% los 4uos de carbono y la ecología tró)ca' El O$ígeno al

aumentar% disminuye la intensidad &otosint6tica% ya "ue se potencia larespiración% por tanto disminuye la producción primaria'

Para Pa>(omo!a et al' 0,1*23% las intrusiones de agua o$idizada en )ordosanó$icos podrían dar lugar no sólo a la descarga de la parte in&erior ano$ia%sino a una dispersión de o$ígeno sul&uroso y baa a la zona in&erior m.s grande%por ende% la ele!ación del sul&uro de (idrógeno a las capas m.s super)ciales0"ue pueden o$idarse r.pidamente3 es acompa?ado por la aparición demetilmercurio en el agua del subsuelo% "ue se acumula &.cilmente por losorganismos y puede ser transportado a las aguas circundantes% a&ectando elecosistema en un .rea mayor

Seg#n ag(erazzi et al' 0,1*83% en las inundaciones por eemplo9 @urante elre4uo de la e$portación de sedimentos% los 4uos de carbón y partículasdisueltas pueden a&ectar dram.ticamente las marismas desde la perspecti!ade los procesos biológicos% biogeo"uímicos por"ue la materia org.nica esalterada cuantitati!a y cualitati!amente por la magnitud de la !elocidad delagua en los canales "ue drenan el pantano'

Por otro lado% la "uema de combustible &ósil y madera% "ue &a!orece laeliminación de bos"ues y otros tipos de !egetación% la mala gestión de residuossólidos y lí"uidos libera +O, y +72 a la atmós&era "ue estimulan el e&ectoin!ernadero% cuando sobrepasan sus límites naturales en la atmós&era% &acilitanel incremento de la temperatura del planeta' A su !ez% ambiente m.s caliente

propicia la e!aporación y la e!apotranspiración% lo "ue aumenta laconcentración de !apor de agua% otro gas con e&ecto in!ernadero "uepro!oca alteraciones en el ecosistema' Al tener menor cobertura !egetal sereduce la capacidad de absorción de +O,'

Pa>(omo!a et al' 0,1*23% el cambio global a&ecta a los e!entos "ue ocurren deo$igenación durante los periodos &ríos del a?o% in!iernos &ríos conducen a unao$igenación intensi!a anual "ue e!ita la acumulación de grandes cantidades


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de sul&uro de (idrógeno 07,S3 en las capas in&eriores' Sin embargo% losin!iernos c.lidos restringen la posibilidad de la!ado de temporada regular y7,S puede acumularse en grandes concentraciones' Si se produce un in!ierno&río despu6s de una serie de in!iernos templados% un la!ado de gran escala puede conducir a la aparición repentina de una gran cantidad de 7 ,S en lasuper)cie' Bna reno!ación de aguas pro&undas causada con agua de mar conaltos ni!eles de sul&uro implica "ue puede "uedar atrapado debao de la capade (ielo de un )ordo% lo "ue conduce a la muerte completa de peces'

E$ %i%$" de$ Nitr#en"( describe la trans&ormación y translocación del N en elsuelo% agua% materia org.nica !i!a y muerta' La ilustración , es unarepresentación del ciclo del nitrógeno' Este elemento es muy abundante en laatmós&era 0CD53 y disuelto en el agua% por ello si &alta en el entorno% bacteriasy ciano&íceas lo incorporan al ciclo del ecosistema en &orma de amonio% nitritoso nitratos' En la atmós&era est. en &orma de N,% pero así% sólo puede serutilizado por los !egetales si es )ado por las bacterias (izobium% presentesen los nódulos de las raíces de las leguminosas'

Ilustración 2: Representación del ciclo del nitrógeno

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8' Nitri+%!%i#n: Es un proceso obligadamente aerobio y consiste de dospasos' *' El nitrito 0NO,-3 se &orma cuando N78 o amonio 0N723 eso$idado por bacterias nitri)cantes' ,' o$idación de NO,- a nitrato NO8-9 lasplantas recogen los iones de NO8- y lo asimilan en componentesorg.nicos% en síntesis% el amoniaco es trans&ormado a nitrato o nitritopara las plantas'

La nitri)cación produce un cambio notable en el estado de o$idación delnitrógeno )ado al pasar de &orma catiónica 0N723 a aniónica 0NO8-3' En suelosarcillosos de gran carga negati!a el N72 "ueda retenido con m.s &acilidad%mientras "ue el NO8- no se retiene y pasa a aguas subterr.neas con lo "ue saledel sistema'

Bn e&ecto colateral negati!o de la nitri)cación es "ue los nitratos son tó$icospara animales ya "ue pueden dar lugar% entre otros e&ectos indeseables% a laproducción de nitrosaminas y de otros agentes cancerígenos' En ciertasocasiones% se (an utilizado in(ibidores de la nitri)cación para reducir estos

e&ectos en el suelo' Para Farrientos 0,1*13% cuando el ciclo del nitrógeno esa&ectado por las acti!idades (umanas el proceso natural puede alterarse poreemplo9 cuando la cantidad de materia en descomposición o e$cretas superalos par.metros normales% el nitrógeno% es acarreado por la escorrentía (astalos acuí&eros'

La emisión de grandes cantidades de ó$ido nítrico a la atmós&era al "uemarmadera o cual"uier combustible puede reaccionar con el !apor de agua de laatmós&era para &ormar .cido nítrico 07NO83% "ue es un componente de la llu!ia.cida' La emisión de N,O bene)cia el e&ecto in!ernadero% por acción debacterias sobre &ertilizantes y desec(os del ganado' Sin O, el proceso de&otosíntesis se atro)a'

Entre los principales problemas relacionados se encuentran:

La e$tracción minera de compuestos con nitrato y amonio para su uso como&ertilizantes inorg.nicos comerciales'

Agotamiento de nitrato y amonio por la cosec(a de culti!os ricos ennitrógeno'

Adicción de e$ceso de nitrato y amonio a los ecosistemas acu.ticos% "uepro!oca la eutro)zación de las aguas'

2' Desnitri+%!%i#n: Etapa intermedia de la reducción de NO8-% se produce

por la acti!idad de bacterias desnitri)cantes "ue en condiciones deanaerobiosis% son capaces de utilizar NO8- y NO,- como receptores )nalesde electrones en procesos de respiración anaerobia'

Por otro lado% desnitri)cación pasa por otras etapas "ue se abordan acontinuación'

a' La inmo!ilización ocurre cuando N como N72 y NO8-inorg.nicos son asimilados por los microorganismos'


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b' Gineralización9 N org.nico de plantas endescomposición y residuos de animales 0proteínas% .cidosnucleicos% amino az#cares% urea3 es con!ertida nue!amentea N72 y NO8-'

c' La li$i!iación9 e$portación de N como NO8- del suelo"ue (ace "ue no est6 disponible para las plantas% encontraste a los iones de N72' Por consecuencia% baocondiciones de (umedad% los iones de NO8- descienden conel agua de drenae y se li$i!ian &.cilmente del suelo'

Este proceso cierra el ciclo del nitrógeno: es una reducción desasimilatoria'

E$ Ci%$" de$ F#s"r": @escribe la trans&ormación y translocación de &ós&oro enel suelo% el agua y la !ida y la materia org.nica muerta% componente esencialdel tri&os&ato de adenosina 0AHP por sus siglas en ingl6s3% "ue &orma parte de laestructura de los .cidos nucleicos y de las mol6culas productoras de energía

responsable de transportar la energía "uímica dentro de las c6lulas para elmetabolismo9 el .cido deso$irribonucleico 0A@N3 y .cido ribonucleico 0NA porsus siglas en Ingl6s39 Las plantas absorben el &ós&oro del suelo y lo integran alA@N% AN y AHP de todas sus c6lulas' Los animales lo obtienen al ingerir!egetales u otros animales% los restos de animales% !egetales muertos ymateriales de desec(o su&ren la acción de bacterias &os&atizantes% encargadasde liberar los &os&atos incorpor.ndolos al suelo' En el gr.)co 8 se muestragr.)camente el ciclo del &ós&oro'

Ilustración 3: Representación del ciclo del ósoro

En los oc6anos% la &otosíntesis sólo se puede realizar en los primeros ;1-,11 m'0zona &ótica3% mientras "ue la degradación se produce en los &ondos' La grandistancia entre el &ondo y la super)cie di)culta el retorno de nutrientes%limitando la producción primaria' En ciertas zonas% gracias al !iento% se


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producen los a4oramientos% en los "ue el agua asciende desde el &ondoarrastrando los nutrientes "ue son utilizados por el )toplancton'

La adición de este elemento para el suelo se produce a causa de las adicionesde &ertilizantes inorg.nicos y org.nicos 0esti6rcol3 y la degradación y ladescomposición de material org.nico 0plantas y animales3'

La mayoría de los compuestos de P en suelos tienen una baa solubilidad enagua% en la solución del suelo el P soluble se mue!e principalmente pordi&usión' El &ós&oro en los suelos se produce generalmente como los aniones7,PO2- o 7PO2,-% reacciona con el 0+a, 3% 0Gg, 3% 0e8 3% las reacciones de&ós&oro en el suelo son dependientes del p7 y pueden e$plicarse de la siguiente&orma

a' En suelos .cidos% el P soluble en la solución del suelo reacciona con e yAl para &ormar &os&atos de baa solubilidad de e y Al'

b' En suelos calc.reos% el &ós&oro soluble en la solución del suelo reaccionacon +a para &ormar &os&atos de +a baa solubilidad'

c' Las rocas &os&atadas% al descomponerse liberan el &os&ato% esta cae alsuelo donde los !egetales lo ingieren y de a(í pasa a los animales y(umanos'

d' El agua arrastra a la mayoría de los &os&atos del suelo y los conduce atra!6s de ríos% lagos y mantos &re.ticos (asta depositarlos en el mar% allí lo consumen los organismos acu.ticos% ellos al morir descienden al &ondodel mar% trans&ormados en rocas &os&atadas' La mayor parte de esteelemento no !uel!e al ciclo% por lo "ue pr.cticamente todo el &ós&oro "uecircula es el producto de nue!as aportaciones del sustrato geológico' Elguano 0esti6rcol3 de las a!es acu.ticas% lo usan como abono para laagricultura% pues contiene muc(o &os&ato'

Los problemas relacionados con el ciclo del &ós&oro son propicios cuando laminería lo e$trae en grandes cantidades de rocas "ue contienen &os&atos paraproducir &ertilizantes inorg.nicos% lo "ue est. originando "ue cada !ez aumentem.s la trampa de &ós&oro' Si los residuos de &ós&oro "ue surgen del proceso dee$tracción por acti!idad antrópica est.n mal gestionados% tambi6n estospueden ser trasladados por escorrentía (acia los mantos acuí&eros% en donde&unciona como &ertilizante para las plantas acu.ticas y algas' +uando estamateria org.nica comienza a descomponerse% se incrementan los procesos derespiración y% por consiguiente% el consumo de o$ígeno% lo "ue genera unincremento de anaerobiosis conocido como proceso de eutr"+-!%i#n'

No est. sometido a procesos red-o$ por"ue la &orma esencial del &ós&oro 0tantoorg.nico como inorg.nico3 es el &os&ato% la acti!idad microbiana reside en lacapacidad de producción de otros .cidos org.nicos "ue aumenten odisminuyan la solubilidad de los &os&atos en el ecosistema (aci6ndolos m.s omenos accesibles a otros organismos'

El &ós&oro es el principal &actor limitante de la producción primaria en labios&era% al "uedar inmo!ilizado en compuestos insolubles en los sedimentos


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de los &ondos marinos 0por tanto en la litos&era3% es un elemento &undamentalpara la &ormación de mol6culas org.nicas% &orma caparazones y (uesos de!ertebrados' Sin embargo% el &os&ato suele ser limitante del crecimiento% unaentrada masi!a de &os&atos en el sistema 0como ocurre debido al empleomasi!o de detergentes &os&atados3 aumenta la producti!idad del ecosistemacon lo "ue la materia org.nica aumenta considerablemente'

En el mar se distinguen cuatro principales zonas de !ida en un per)l !ertical%de)nidas seg#n el tipo de comunidad:

*' ona eu&ótica% concentra la mayoría de especies din.micas% supro&undidad oscila alrededor de los primeros ;1-*11 metros depro&undidad% re4ea la pro&undidad donde la radiación &otosint6ticadisponible 0PA por sus siglas en ingl6s3 es de * 5 de su !alor desuper)cie 0Lee% et al'% ,11C3 y por ende los nutrientes% carbono%nitrógeno% silicio y &ós&oro% "ue se originan a partir de los restos deanimales muertos% residuos de de&ecación% u otros son sedimentados en

los &ondos marinos (asta unos 2%811 metros',' ona mesopel.gica% es amplia% con muy pocas luz% localizada entre lazona superior y el &ondo marino% en ella no (ay )toplancton ni seacumulan sustancias nutriti!as "ue descienden desde la zona superior'

8' ona batipel.gica% alcanza (asta los 8111 metros de pro&undidad%presenta restos org.nicos en suspensión'

2' ona bentónica% tiene e!idencia de !ida en pro&undidades mayores a los*1%111 metros de pro&undidad% la producción primaria de estosecosistemas no depende de la luz% los productores primarios sonbacterias "uimiosintetizadoras del azu&re% los animales son )ltradores y(an desarrollado relaciones de simbiosis con las bacterias% esteecosistema presenta baa di!ersidad pero ele!ada producción'

Entre las principales comunidades marinas seg#n las zonas de !idaenumeradas pueden identi)carse dos9

*' +omunidades pel.gicas constituidas por plancton con&ormado pororganismos subdi!ididos en )toplancton% zooplancton' Así mismo% puedeencontrarse el necton compuesto por los mamí&eros marinos 0ballenas%peces- atunes% crust.ceos% &ocas% tiburones% entre otros3'

,' +omunidades bentónicas compuestas por bacterias y diatomeas%adem.s de protozoos% (idrozoos% y algas en la primera etapa% las etapassubsiguientes est.n compuestas por esponas% poli"uetos% y meillones'

Seg#n +arrol y +arrol 0,1183 y 7assol 0,11239 0citado en Jassmann% ,11C3% Ladin.mica del oc6ano con el (ielo marino est.n tan !inculados con la estructuray &uncionamiento de los ecosistemas como a los procesos de intercambiobiogeo"uímico "ue las .reas de producti!idad ele!ada podrías ser m.ssensibles a las perturbaciones clim.ticas "ue las zonas templadas a causa delsobrecalentamiento esperado en ellas y a "ue sus ecosistemas poseen pocosenlaces tró)cos' Bna reducción de la cobertura de (ielo y un aumento de la


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producción primaria originada por un clima m.s c.lido pro!ocar. una anc(a&rana de agua super)cial muy estrati)cada o en su de&ecto podría darse lamodi)cación del intercambio (orizontal de agua dulce% del material org.nicodisuelto y particulado a consecuencia del aumento en el aporte de los ríos%precipitaciones y p6rdida de perma&rost y de los organismos !i!os e$istentesen el corredor entre el mar de Farents y el oc6ano Krtico europeo' Así mismo%sostiene "ue las implicaciones de este &enómeno pueden ser signi)cati!aspara los procesos como los ciclos biogeo"uímicos% inter!%%i"nes tr#+%!s%intercambio entre plata&orma y cuenca% donde% el suministro de materiaorg.nica (acia el bentos se ele!ar. de manera importante'

Al mismo tiempo a)rma "ue% el cambio clim.tico puede in4uir en los procesos"ue controlan las rutas del ciclo biogeo"uímico como las capacidades demigración e (ibernación del zooplancton y el dinamismo de la cadena tró)camicrobiana "ue tiene un e&ecto dominó sobre las comunidades bentónicas enespecial a"uellas "ue e$plota la pes"uería' Por otro lado% a)rma la posibilidad"ue las a!es marinas pierdan sus zonas de alimentación% "ue las &ocas se

"ueden sin sus sitios de descanso y los osos polares pierdan su (.bitatalimentario por el acceso del (ombre a sitios de (ibernación y pesca%subsecuentemente las comunidades (umadas de cazadores dispondrían deuna menor capacidad para alcanzar sus zonas de caza'

EEEN+IAS

Farrientos% ' ,1*1' Problem.tica de los ciclos biogeo"uímicos% (idrológico y denutrientes en la meseta central de +osta ica' e!ista Posgrado y Sociedad<Sistema de estudios de posgrado uni!ersidad estatal a distancia% ol' *1% NM *%pag' ,8-8C% ISSN *;-*CD' +onsultado !iernes *,


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plan>ton researc( !olume 82 number pages C8RC2D ' @isponible en(ttp:

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