Unidad 4:
BIOSFERA.
Retiene la energía el
mayor tiempo posible en sus estructuras, antes de que la energía se disipe en forma de calor.
Los descomponedores reciclan la materia.
En los ciclos
biogeoquímicos, la materia que sale de la biosfera
recorre otros sistemas terrestres (atmósfera, hidrosfera, geosfera).
Conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra. Área ocupada por materia viva.
ECOSISTEMA.
Sistema natural formado por componentes vivos y no vivos que interactúan entre sí.
ECOSISTEMA = COMUNIDAD O BIOCENOSIS + BIOTOPO (parte biótica)(parte abiótica)
BIOMAS.
Son los grandes
ecosistemas de la
Tierra.
BIOMAS.
• Tundra
• Taiga
• Bosque caducifolio
• Vegetación
mediterránea o
esclerófila
• Estepas y praderas
• Sabana
Relaciones tróficas.
Las relaciones tróficas representan el mecanismo de
transferencia de Energía de unos organismos a
otros en forma de alimento.
Se representan mediante las
cadenas tróficas
,
que unen mediante flechas los diferentes
niveles
tróficos
.
Hay 3 niveles tróficos:
1º: Productores.
Autótrofos.
2º: Consumidores.
Heterótrofos.
Relaciones tróficas.
Productores
Son los organismos autótrofos, capaces de sintetizar
materia orgánica a partir de inorgánica. Para ellos necesitan Energía del medio.
Constituyen el primer nivel trófico. Incluye dos tipos de organismos:
Fotosintéticos: la energía que necesitan es solar. Plantas y fitoplancton.
Productores
Fotosíntesis:6 CO2 + 6 H2O + E solar 6 O2 + C6H12O6
La materia orgánica que producen con la fotosíntesis: • La degradan respirando:
6 O2 + C6H12O6 6 CO2 + 6 H2O + calor
Productores
Los principales organismos fotosintéticos son las plantas superiores en los ecosistemas terrestres y el Fitoplancton en los ecosistemas
marinos.
Parte de la materia orgánica sintetizada es utilizada por los propios organismos fotosintéticos para el proceso de la respiración, lo que supone una degradación de la energía que se transforma en calor.
Consumidores
Hay diferentes tipos de
consumidores:
• Herbívoros
• Carnívoros
• Carnívoros finales
Son los organismos heterótrofos, que utilizan la materia
orgánica directamente de los autótrofos, para llevar a cabo
sus funciones vitales
. No son capaces de sintetizar ellos laConsumidores
Tipos:
Herbívoros
o consumidores primarios: se
alimentan de los productores. Constituyen el
segundo nivel
.
Carnívoros
o Consumidores secundarios: se
alimentan de los herbívoros. Constituyen el
tercer
nivel
.
Carnívoros finales:
que se alimentan de los
carnívoros. Constituyen
el cuarto nivel.
Omnívoros
, que se alimentan de más de un nivel
trófico
Consumidores
Hemos hablado de cadenas tróficas pero debemos
hablar de
redes tróficas
, ya que de algunos de los
niveles surgen ramificaciones.
Omnívoros
, que se alimentan de más de un nivel
trófico. Constituye un carácter adaptativo que
garantiza su supervivencia. Como nosotros.
Carroñeros
o necrófagos, que se alientan de
Consumidores
Saprófitos o Detritívoros
, que consumen todo
tipo de detritos (restos orgánicos como ramas y
Descomponedores
Constituyen un tipo especial de
organismos detritívoros que
se encargan de transformar
la materia orgánica en sales
minerales que la constituían,
con lo que cierran el ciclo de
la materia.
CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO
DE ENERGÍA
Los ecosistemas siguen unos principios de Sostenibilidad Natural.
Estos principios son:
1. Reciclar al máximo la materia, y que no se produzcan deshechos
CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO
DE ENERGÍA
El ciclo de la materia tiende a ser cerrado (aunque pueden escapar nutrientes por gasificación o lixiviado, o enterrarse en condiciones anaerobias).
La materia orgánica es biodegradable, ya que puede ser degradada y transformada en materia inorgánica por los descomponedores.
CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO
DE ENERGÍA
El flujo de la energía mueve el ciclo de la materia (son
parecidos los recorridos de la energía y de un átomo de C).
La energía solar que entra en la cadena trófica mediante la fotosíntesis es transformada en energía química contenida en la materia orgánica
Es unidireccional. Va disminuyendo porque se degrada en la respiración y se desprende como calor (en el
mantenimiento).
Esta disminución de la energía en las cadenas tróficas es lo que hace que como máximo suela haber 5 eslabones
tróficos.
CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO
DE ENERGÍA
Parámetros tróficos.
Los parámetros tróficos son las medidas utilizadas para
evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico como la del ecosistema completo.
Estudiaremos 5 parámetros: 1. Biomasa.
2. Producción.
3. Productividad. (Tasa de renovación). 4. Tiempo de renovación.
1. Biomasa.
Cantidad de peso de materia orgánica (viva o muerta) de un nivel trófico o ecosistema.
La materia orgánica puede estar:
1. Biomasa.
Constituye la manera que tiene la biosfera de almacenar la energía solar.
La biomasa se mide en kilogramo, gramo o miligramo, aunque es frecuente expresarlo en unidades de energía
Ejemplo: 1gramo de m equivale a 4/5 kcal.
Al calcularla hacemos referencia a su cantidad por unidad de área o volumen. Se suele expresar de este modo:
2. Producción
Representa la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. Unidades: g C/m2·día; Kcal/ha·año…
Puede ser:
2. Producción.
Ambos tipos de producción, a su vez, pueden ser:
• Producción bruta: cantidad de energía fijada por unidad de tiempo.
– Si nos referimos a los productores, este concepto representará el total fotosintetizado por día o año. – Si nos referimos a los consumidores, este concepto
2. Producción.
• Producción neta: cantidad de energía almacenada en cada nivel por cada unidad de tiempo.
Es el aumento de biomasa (descontando la respiración), que queda disponible para el siguiente nivel trófico.
2. Producción.
La regla del 10% dice que la energía que pasa de un
eslabón a otro es el 10% de la energía acumulada en él. (No es constante el %, suele ir aumentando hacia los últimos eslabones).
Actividad:
¿Por qué los árboles crecen más rápido en los primeros años de vida?
Porque cuanto mayor sea su cantidad de biomasa, deben dedicar más energía a su mantenimiento (y menos a producir nuevas estructuras).
¿Cuál de los dos tiene mayor producción neta, una planta de trigo o un árbol?
Actividad:
¿Son comparables equitativamente las producciones netas de la planta y el árbol?
No, pues sería como comparar el número total de parados en EEUU y en España.
El dato que debemos comparar es la tasa de paro: Tasa de paro = nº parados/población.
Para comparar las producciones las dividimos por su biomasa, con lo que obtenemos un nuevo parámetro, la productividad.
3. Productividad. (Tasa de renovación).
Es la relación entre la producción neta y la biomasa.
PRODUCTIVIDAD = PRODUCCIÓN NETA/BIOMASA
PN: cantidad de energía almacenada por unidad de tiempo BIOMASA: materia orgánica total
Sirve para valorar la riqueza de un ecosistema o nivel trófico ya que representa la velocidad de renovación de la
3. Productividad. (Tasa de renovación).
La productividad es mayor en una pradera que en una selva.
Es mayor cuanto más joven sea el organismo.
Sus unidades son: tiempo
-14. Tiempo de renovación.
Período que tarda en renovarse un nivel trófico o sistema. Es la inversa de la productividad.
TIEMPO DE RENOVACIÓN = BIOMASA/PRODUCCIÓN NETA TIEMPO DE RENOVACIÓN = 1/PRODUCTIVIDAD
5. Eficiencia
La eficiencia representa el Rendimiento de un nivel trófico o sistema.
Se calcula mediante el cociente de salidas/entradas. Podemos valorarla desde distintos puntos de vista: En productores, puede calcularse de dos formas:
Para la producción bruta:
Eficiencia = E asimilada/E incidente Alcanza valores inferiores al 2%
Para la producción neta, mide las pérdidas por respiración, y es mayor en los ecosistemas terrestres:
5. Eficiencia. (Salidas/Entradas).
En consumidores se calcula:
Eficiencia = Pneta /Alimento total ingerido.
Eficiencia ecológica (%).
La Eficiencia ecológica es la fracción de la Pn de un determinado nivel trófico que se convierte en Pn del siguiente nivel.
Eficiencia ecológica = (Pneta/Pneta (nivel anterior)) · 100
No se deben valorar sólo los resultados (ej. total cosecha), sino considerar todas las entradas de materia y energía (ej. abonos, energía para arar y cosechar…) es decir, los costes ocultos.
Según el aprovechamiento energético y la regla del 10%, es más eficiente
Bioacumulación.
Proceso de acumulación de sustancias tóxicas (metales pesados o compuestos
orgánicos sintéticos) en organismos vivos en
concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio
ambiente.
Actividad
: Comparación entre una pradera
y un bosque tropical.
Ecosistema Producción bruta gC/m2
Biomasa kgC/m2
Respiración (mantenim) gC/m2·día
Producción neta (PB-R) gC/m2·día
Productividad (PN/B) días -1
Pradera 4 2 2 4-2=2 2/2000=0,001
Bosque
tropical 6,5 18 6 6,5-6=0,5 0,5/18000= 0,0000277
Es mucho mayor la producción neta de la pradera, porque tiene que mantener menor cantidad de biomasa.
Pirámides ecológicas.
De un eslabón a otro solo se transfiere un 10% de
Energía y esto se representa en las pirámides tróficas.
Son barras horizontales de altura constante y longitud
proporcional al parámetro medido (energía acumulada,
biomasa, número de individuos…)
Hay tres tipos:
1. Pirámides de energía.
Representa el contenido de Energía de cada nivel. Tienen forma de pirámide: siguen la regla del 10%. Se expresan en Unidades: kJ/m2·año; Kcal/m2·año.
2. Pirámides de biomasa.
Están elaboradas en función de la
biomasa acumulada en cada nivel.
Pueden ser:
verdaderas pirámides
pirámides invertidas: la biomasa
de un nivel puede ser superior a la
del nivel inferior. Esto ocurre en
los ecosistemas acuáticos donde
los productores (fitoplancton)
3. Pirámides de números.
Se realiza mediante el
recuento del número
total de individuos de
cada nivel.
Pueden ser engañosas
pues a veces son
Bioacumulación.
¿Por qué son los niveles tróficos superiores los más afectados por
bioacumulación?
Al vivir más tiempo, ingieren más cantidad.
Al alimentarse de gran cantidad de individuos, ingieren todo el Hg que tenían todos esos
individuos.
El Hg no se puede excretar, se queda en los tejidos, y a
Actividad
: Comparación entre un cultivo,
un bosque y el océano.
¿En qué eslabón se acumula mayor
cantidad de biomasa?
En los ecosistemas terrestres (cultivo y bosque) hay más biomasa en los
productores y en el ecosistema marino
Factores limitantes de la
producción primaria.
La producción primaria es la energía fijada por los organismos
productores.
Factor ecológico: es una magnitud ambiental que varía y afecta a los seres vivos (si es constante no es un factor ecológico, por ej. la
gravedad).
Ejemplos: temperatura, luz, pH, salinidad, humedad, nutrientes, espacio…
Una de las mayores preocupaciones es como aumentar la cantidad de alimentos. Hay que mantener bajos los factores que limitan la
Factores limitantes de la
producción primaria.
Ley del mínimo (Liebig):
el
crecimiento de una especie
vegetal está limitado por la
ausencia del único
elemento que está en
cantidad inferior a la
Factores limitantes de la
producción primaria.
Los principales factores limitantes de la producción
primaria son:
1. Humedad
2. Temperatura
3. Falta de nutrientes
4. Ausencia de luz
La cantidad de luz solar utilizada para la fotosíntesis es
muy pequeña (0.06/0.09% de la luz incidente) y se
denomina energía interna.
Factores limitantes de la
producción primaria.
Se llaman energías externas, de apoyo o auxiliares, a
aquellas energías de procedencia solar que son
necesarias para la producción primaria:
• Mueven el ciclo del agua
• Originan los vientos y los desplazamientos de agua
• Condicionan las variaciones de Tª, lluvias…
Factores limitantes de la
producción primaria.
También son energías de apoyo las que aportan los
seres humanos para luchar contra los factores
limitantes, como:
• Maquinaria para labrar la tierra
• Sistemas de riego contra la falta de humedad
• Uso de plaguicidas
• Instalación de invernaderos contra las bajas
temperaturas
• Abonos químicos
Factores limitantes de la
producción primaria.
Vamos a ver los principales factores limitantes de la
producción primaria y algunas energías externas
necesarias para solventarlos:
1. Humedad
2. Temperatura
1. Temperatura y humedad.
Estos 2 factores limitan la
producción primaria en áreas
continentales.
La actividad fotosintética
aumenta al aumentar la
temperatura y la humedad.
Pero si la temperatura aumenta
demasiado, la fotosíntesis
decrece bruscamente, al
desnaturalizarse los enzimas
fotosintéticos.
1. Temperatura y humedad.
Durante la fotosíntesis, las reacciones pueden seguir 2 rutas
metabólicas diferentes, según la doble actuación de la Rubisco.
Rubisco (Ribulosa 1,5 bis P carboxilasa-oxidasa): tiene una doble actividad, ya que las reacciones pueden seguir 2 rutas
metabólicas diferentes.
1. Temperatura y humedad.
• Fotosíntesis (carboxilación): se produce cuando la concentración de ambos gases es la normal en la atmósfera (21% de O2 y 0.003% de CO2)
La enzima actúa facilitando la incorporación de CO2 con lo que se produce materia orgánica (glucosa) y se desprende Oxígeno.
• Fotorrespiración (oxidación): se produce cuando la concentración de O2 es superior y la concentración de CO2 es baja. La enzima actúa ralentizando la fotosíntesis porque se induce el proceso de la Fotorrespiración, que ocurre a la vez que la fotosíntesis.
1. Temperatura y humedad.
Según tenga lugar uno o ambos procesos, las plantas terrestres se subdividen en: • Plantas C3: Trigo, patata, arroz, tomate
• Plantas C4: Maíz, caña de azúcar.
Dependiendo del número de Carbonos que tiene el primer compuesto de la fotosíntesis.
Todas las plantas son fijadoras de carbono, gracias a que poseen un ciclo fotosintético, siendo este el proceso mediante el cual, la energía luminosa se transforma en energía química.
1. Temperatura y humedad.
Esto ocurre en la mayoría de las plantas, las llamadas C3. Es un problema cuando el clima
es caluroso y seco.
Hay dos posibles soluciones: Plantas C4 y plantas CAM. Temperaturas calientes: Pérdidas de agua:
PLANTAS C3
Las plantas C3 en su mayoría son arbóreas.
Se llaman así porque el dióxido de carbono primero, se
incorpora en un compuesto de 3 átomos de carbono.
Mantiene los estomas abiertos durante el día y los cierra
por la noche.
Tienen una marcada fotorrespiración (incorporación de O2
en presencia de luz solar) y pierden eficiencia en la
fotosíntesis.
Ejemplos de plantas C3:
Eucaliptus
Pino
PLANTAS C4
Son plantas en su mayoría tropicales.
Se les llama C4 porque el CO
2primero es incorporado
a un compuesto de 4 átomos de carbono.
Las plantas C4 tienen fotorrespiración (incorporación
de O2 en presencia de luz solar)
mínima y aprovechan
la mayor parte del proceso fotosintético.
Ejemplos de plantas C4:
Maíz
Caña de azúcar
Remolacha azucarera
PLANTAS CAM
A estas plantas se les conoce con el nombre de CAM,
porque el CO
2es almacenado en forma de ácidos antes
de ser usado en la fotosíntesis.
Fijan el CO
2durante la noche y cierran los estomas por
el día.
Son las plantas adaptadas a condiciones de temperatura
y sequedad extrema.
Ejemplos de plantas CAM:
Aloe Vera
1. Temperatura y humedad.
Temperaturas frías: estrategias
• Predominio de herbáceas anuales (pasan el invierno como semillas).
• Desarrollo de estructuras subterráneas (bulbos, tubérculos…)
2. Falta de nutrientes.
El CO2 no es un factor limitante, pues está en la atmósfera. El P es el principal factor limitante de la producción primaria.
El N es el segundo factor en importancia. Cuando falta aparecen microorganismos fijadores del N2 atmosférico.
La necesidad de energías externas. Los productores
realizan la fotosíntesis y los descomponedores degradan la materia orgánica descomponiéndola en nutrientes
utilizables de nuevo por los productores, cerrándose el ciclo de materia.
Nódulos de
Rhizobium
2. Falta de nutrientes.
Para reciclar nutrientes el principal problema es la distancia
entre los productores y los descomponedores, entre el lugar de producción de la materia orgánica y el lugar de su degradación.
Se necesitan energías externas para conseguirlo.
2. Falta de nutrientes.
En ecosistemas acuáticos esta distancia es mayor: la
fotosíntesis ocurre en la superficie del agua (en los primeros 200 metros) y en el fondo tiene lugar la degradación de m.o.
Los nutrientes:
• ascienden en zonas de afloramiento (corrientes verticales),
• llegan por aportes continentales (ríos), como las plataformas costeras, que son zonas de elevada productividad por el oleaje que agita los fondos y lo que llega de los ríos
2. Falta de nutrientes.
En ecosistemas terrestres se requiere un menor gasto de energías externas para el
reciclaje de nutrientes porque la distancia es pequeña: de la copa del árbol al suelo, como unos 20 metros, o de 0,1 a 0,5 metros en las herbáceas.
Actividad
: Zona de afloramiento en la costa
de Perú.
Nivel trófico de los seres vivos de la figura:
• Productores: fitoplancton. • Consumidores primarios:
zooplancton;
secundarios: anchovetas; terciarios: atunes y aves marinas.
• Descomponedores: bacterias.
Es una zona de afloramiento a consecuencia del vacío de agua que generan los alisios. Estos vientos también
Actividad
: Zona de afloramiento en la costa
de Perú.
Bucle de
retroalimentación +. El bucle es positivo y la
pesca no decae por el aporte extra de
nutrientes por el afloramiento.
Esto permite que se pueda seguir extrayendo
energía del sistema, en forma de alimentos.
¿Por qué es alta la productividad en este lugar? Porque hay energía externa (el viento), que acerca los
Actividad
: Zona de afloramiento en la costa
de Perú.
¿Por qué la costa es árida?
Los vientos alisios, además de generar la corriente marina
superficial que provoca el afloramiento, también se llevan las nubes hacia el oeste del Pacífico, dejando una zona sin
humedad.
¿Qué otras zonas de la Biosfera (en todo el planeta) son también de afloramiento?
Actividad
: Zona de afloramiento en la costa
de Perú.
¿Qué ocurriría si amainasen los alisios? ¿Qué pasaría con la pesca?
Si no hay alisios, las nubes se quedan ahí y lloverá en las costas de Perú. Es el fenómeno de El Niño (u Oscilación Meridional), en el que se caldea el agua superficial y se forma una borrasca. Ocurre cada 3-5 años y dura 18 meses, teniendo su máximo en Navidad, de donde le viene el nombre.
3. Luz (disposición de las unidades
fotosintéticas).
Salvo en las profundidades marinas, en los continentes la luz no
limita la producción primaria. El factor limitante en los continentes
es la estructura y el aparato fotosintético de la planta
La luz llega a los fotosistemas o sistemas de captación (en los cloroplastos), que tienen:
• Muchas moléculas captadoras (clorofilas, carotenos), que actúan de antena.
• Un solo centro de reacción
3. Luz (disposición de las unidades
fotosintéticas).
Al aumentar la intensidad de la luz, aumenta la
fotosíntesis, hasta que se satura. En este momento están ocupados todos los centros de reacción.
Actividad
: Bancos pesqueros de Terranova,
Canadá.
Plataforma costera de poca
profundidad donde chocan las corrientes fría del Labrador con la cálida del Golfo. Allí se
concentran grandes cantidades de capellinos (~sardinas).
¿Hay factores limitantes de la producción primaria?
No hay factores limitantes, pues hay energías externas:
• Oleaje que agita los fondos (por tener poca profundidad). • Choque de corrientes de
distinta temperatura.
Actividad
: Bancos pesqueros de Terranova,
Canadá.
Cadena o red trófica, con las relaciones causales.
Aves (Gaviotas, alcatraces)
Fitoplancton Zooplancton Capellinos Peces (Bacalao)
Mamíferos (Focas, ballenas)
¿Qué problemas supone la pesca excesiva?
La sobrepesca lleva a la esquilmación de la fauna marina; por lo que es insostenible.
¿Qué medidas se deben tomar para paliar la situación de
sobrepesca?
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS.
Es el recorrido que hace la materia desde que sale de la biosfera (hacia la
atmósfera, hidrosfera, litosfera…) hasta que vuelve de nuevo a la biosfera.
A los lugares en los que
permanece mucho tiempo se les llama sumideros, almacenes o reservas. Estos ciclos tienden a ser
cerrados, pero las
actividades humanas los aceleran, y pueden
Ciclo del C.
El ciclo del carbono se encuentra dividido en 2 fases:
1. Ciclo biológico: la propia biosfera controla los intercambios del C con la atmósfera.
Mediante la fotosíntesis el C es retenido y mediante la respiración es devuelto.
La fotosíntesis moviliza cada año el 5% del CO2 atmosférico (en 20 años lo renueva)
2. Ciclo biogeoquímico: controla las transferencias de CO2 entre la biosfera y los demás subsistemas.
Ciclo del C.
La atmósfera y la hidrosfera intercambian CO2 por difusión directa.
En la litosfera lo podemos encontrar: Formando rocas carbonatadas
Silicatos cálcicos
Ciclo del C.
• Paso del CO2 de la atmósfera a la litosfera
Controla la transferencia del CO2 entre la atmósfera, lo océanos y la tierra. Al ocurrir paralelamente al ciclo geológico, será de una gran duración.
El CO2 se disuelve en agua para formar ácido carbónico (H2CO3) que ataca a los carbonatos y silicatos con la producción de iones y sílice disuelta según las reacciones 1 y 2.
Al llegar al mar, los animales transforman el bicarbonato (HCO3-) y los iones de
Calcio en carbonato (CO32-) para incorporarlo a sus tejidos endurecidos,
como la reacción 3.
En las rocas carbonatadas 1 y 3, uno de los bicarbonatos formará parte del esqueleto cálcico de los organismos marinos y el otro se transformará en CO2, que escapará hacia su lugar de procedencia, la atmósfera. No presenta pérdida neta de CO2 atmosférico.
• Retorno del CO2 a la atmósfera
El enterramiento de algunas rocas carbonatadas acaba produciendo una fusión parcial de dichas rocas.
La conclusión final es la liberación del CO2 que escapa hacia la atmósfera durante las erupciones volcánicas.
CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
• Sumideros fósiles
A veces la materia orgánica de la biosfera puede quedar sepultada fuera de contacto con el O2 por lo que sufre un proceso de
fermentación que la transformará en carbón y petróleo que se acumulan en la geosfera.
• Biosfera: Biomasa llega por fotosíntesis.
• Geosfera: Rocas silicatadas y carbonatadas llega gracias a la
precipitación de restos de seres vivos en el fondo marino.
Combustibles fósiles llega por transformaciones anaerobias de
la biomasa.
• Hidrosfera: Disuelto (como carbonatos y silicatos) entra por difusión directa y se transforma en H2CO3.
• Atmósfera: CO2 por erupciones volcánicas, combustión
(combustibles fósiles), descomposición aeróbica, respiración, incendios forestales. CO por combustión incompleta (falta de O2 suficiente al quemarse). CH4 por quema de bosques, suelos
inundados, ganadería intensiva, escapes de pozos petrolíferos, vertederos de basura.
Actividad:
Ciclo del C.
¿Cómo afecta la cantidad de CO2 atmosférico a la
temperatura terrestre?
Cuánto más CO2 esté en otros lugares y menos en la
atmósfera, menor será el efecto invernadero. (se reducirá la temperatura).
Señala todas las intervenciones humanas sobre el ciclo del C y sus consecuencias.
• Quema de biomasa, incendios.
• Deforestación, que reduce la fotosíntesis. • Quema de combustibles fósiles.
La principal consecuencia es que aumenta el efecto invernadero y con ello aumenta la temperatura media terrestre.
El CO2 se disuelve mejor en el agua fría, ¿qué efecto
tendrá un calentamiento del agua?
Ciclo del P.
El P es el principal factor limitante de la fotosíntesis. Las principales causas de la escasez del P son:
• No tiene fase gaseosa (no se puede tomar libremente de la atmósfera).
• Muchos fosfatos son poco solubles, por lo que no están disponibles para las plantas.
• Se libera muy lentamente de las rocas por meteorización (la mayoría está en sedimentos oceánicos y rocas
sedimentarias).
Es necesario para los seres vivos. Se encuentra:
• Como fosfatos: en el esqueleto de vertebrados y disuelto en el líquido intra- y extracelular (regulando el pH).
Efecto de algunas actividades humanas sobre el ciclo del P:
• Pesca: (es parecido al efecto de las aves marinas) Traslada P al continente desde el mar, con lo que retrasa su precipitación a los fondos marinos.
• Abuso de fertilizantes químicos y uso de detergentes con fosfatos: aceleran el ciclo, pues el arrastre por lavado y su
transporte por las alcantarillas favorecen su llegada al mar y su precipitación en el fondo marino.
Los procesos naturales que retardan su
precipitación son: •Afloramiento desde las aguas profundas. •Oleaje de fondos costeros.
•Aves marinas (llevan P del mar al
Ciclo del N.
El Nitrógeno es necesario para los seres vivos, ya que constituye los aminoácidos que formarán las proteínas.
En la atmósfera hay un 78% pero la mayoría se encuentra en forma
inerte N2 por lo que resulta casi inaccesible para la mayoría de los
seres vivos.
Existen otros componentes atmosféricos nitrogenados:
NH3 que procede de las emanaciones volcánicas o de la putrefacción
de los organismos vivos
NO, N2O y NO2 (se denominan óxidos de nitrógeno NOx)que se
forman espontáneamente a partir del N2 durante las tormentas
eléctricas (fijación atmosférica) o que son enviados hacia la
atmósfera en las erupciones volcánicas.
Los NOx reaccionan con el agua formando ácido nítrico (HNO3) que cae
con la lluvia. Al llegar al suelo reaccionan con sus componentes
Ciclo del N.
El Nitrógeno es un elemento limitante de la producción primaria, después del Fósforo.
Existen microorganismos capaces de captar el nitrógeno
directamente de la atmósfera. Es la fijación biológica. Es muy importante ya que estos organismos (bacterias y hongos)
transforman la forma inerte en otra aprovechable por las plantas. Estas bacterias pueden ser:
Libres, como el género Azotobacter, que viven en el suelo y las del género Cianobacterias, que forman parte del fitoplancton.
Viven en simbiosis, como el genero Rizobium, con las raices de leguminosas.
Ciclo del N.
Además de la fijación biológica, hay otros procesos naturales de nitrificación del suelo, como las bacterias nitrificantes. Son descomponedores capaces de transformar el amoniaco en nitratos asimilables por las plantas.
La mayor parte del nitrógeno disponible para los seres vivos (93%) procede de la actividad de los descomponedores.
La reacción de nitrificación consiste en una serie de oxidaciones llevadas a cabo en 2 pasos, por 2 tipos de bacterias:
Ciclo del N.
Algunas intervenciones humanas en el ciclo del nitrógeno
1. Los procesos de combustión a altas temperaturas: el oxígeno y el
nitrógeno reaccionan formando NO2 que liberan a la atmósfera. Con el
vapor de agua se forma ácido nítrico que cae con la lluvia dando lugar a la lluvia ácida, que al caer al suelo eleva los nitratos.
2. La fijación industrial, como el método Haber-Bosch, que pasa del N2 a
formas activas de forma parecida a la fijación atmosférica y a la combustión de altas temperaturas.
Es la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoniaco (NH3).
N2 + 3H2 2NH3
Este proceso fue desarrollado para obtener amoníaco, que al oxidarse forma nitritos (NO2-) y nitratos (NO
3-). Éstos son esenciales en los
Ciclo del N.
3. El abonado excesivo de los cultivos que provoca una liberación de N2O hacia la atmósfera. Este gas influye en el incremento del
efecto invernadero.
Además provoca una excesiva fertilización del suelo, que hace disminuir su fertilidad porque crecen mucho las plantas y
comienzan a escasear otros nutrientes como Calcio o Magnesio. Las aguas arrastran gran cantidad de nitratos sobrantes, con lo que
Ciclo del N.
Actividad: ¿Cómo afectan al ciclo del N las siguientes actividades?
• El exceso de riego.
Fomenta las condiciones anaerobias, que favorecen la acción de las bacterias desnitrificantes (que empobrecen el suelo).
• El abuso de transporte privado.
Aumentan las emisiones de óxidos de nitrógeno (que provocan la lluvia ácida).
Actividad: Indica todos los tipos de fijación del nitrógeno atmosférico.
La fijación del nitrógeno atmosférico consiste en pasar el N2 a una forma utilizable por las plantas.
• Natural: fijación atmosférica (en tormentas) y fijación biológica (por Rhizobium, cianobacterias…)
• Artificial: fijación industrial (método de Haber-Bosch) y
Ciclo del S.
Este elemento se encuentra mayoritariamente almacenado en la hidrosfera, en forma de Sulfato (SO42-)
El ciclo de transferencia tierra-océano es muy lento.
Durante la evaporación de lagos y mares poco profundos, el Azufre se deposita formando los yesos.
Los sulfatos son abundantes en los suelos, ya que aunque se pierdan por el lixiviado de las tierras, son repuestos por las lluvias.
En la biosfera resultan imprescindibles para la síntesis de algunas moléculas orgánicas, como las proteínas.
Sólo las plantas, bacterias y hongos son capaces de incorporarlos en forma de SO42- para reducirlos a SO
3 y luego a H2S que se utilizará
para la biosíntesis vegetal.de esta manera pueden ser transferidos a los demás niveles tróficos.
Ciclo del S.
En los océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de O2, el sulfato es reducido a H2S mediante bacterias sulfatorreductoras. Durante el proceso se libera O2, que es aprovechado por otros
microorganismos.
El H2S puede seguir 2 caminos:
Descendente: combinándose con Hierro y precipitando en forma de piritas. Los sulfuros atrapados entre los sedimentos arcillosos son liberados hacia la atmósfera por los volcanes o por la quema de combustibles fósiles.
Ascendente: hasta alcanzar lugares oxigenados, donde se oxida a SO42- mediante un proceso foto o quimiosintético. (dependiendo de
la presencia o ausencia de luz)
El paso de H2S del océano a la atmósfera, que sirve para compensar las pérdidas de sulfato hacia el mar, se realiza por las algas DMS. Cuando estas algas mueren, el sulfuro sale hacia la atmósfera.
SUELO:
• Llegan al suelo con la lluvia ácida o como yesos (las rocas evaporitas que se forman en mares poco profundos).
• Se pierden por lixiviado.
BIOSFERA:
• Las plantas, bacterias y hongos los incorporan como sulfatos y los reducen a SO3 y H2S.
• Al morir los seres vivos, en su descomposición se libera ácido sulfhídrico (H2S) a la atmósfera o al suelo.
Ciclo del S.
OCÉANOS PROFUNDOS Y LUGARES ANAEROBIOS:
La principal reserva de S son los océanos (donde está como sulfato).
Llega por lixiviado y por lluvia ácida. Además, las bacterias
sulforreductoras transforman el sulfato en ácido sulfhídrico, y liberan oxígeno. Este sulfhídrico puede:
– precipitar como pirita (desde donde saldrá por volcanes o al quemar combustibles fósiles)
– llegar a zonas aerobias y volver a oxidarse a sulfatos.
Desde los océanos se pierde como sulfatos (sal marina arrancada por el viento) y como ácido sulfhídrico transformado por las algas DMS, que hacen que pase a la atmósfera.
ATMÓSFERA:
• Recibe el S de diversas formas: por volcanes (H2S, SO2, SO4-2);
por la industria (SO2); como sulfatos marinos levantados por el viento; desprendido en las putrefacciones (H2S); por las algas DMS (SO4-2 H
2S).
