Definiciones Ciclo Secuencia de cambios que una vez
Definiciones • Ciclo: Secuencia de cambios que, una vez completados, produce un estado final idéntico al original. • Material: Sustancia(s) de la(s) cual(es) esta compuesto un objeto. – Sustancia: Materia cuya composición química es conocida. – Elemento: una de las 116 sustancias conocidas que no pueden separarse en sustancias mas simples mediante métodos químicos.
Principales elementos en la biósfera • Los tres principales (99. 47%) – Hidrógeno – Carbono – Oxígeno 47. 74% 24. 90% 24. 93% carbohidratos = “CH 2 O” celulosa, almidón, etc. • Otros minerales – – – Nitrógeno Calcio Potasio Silicio Magnesio Azufre Aluminio Fósforo Cloro Sodio Hierro Manganeso 0. 272% 0. 044% 0. 033% 0. 031% 0. 017% 0. 016% 0. 013% 0. 011% 0. 006% 0. 005% 0. 003%
“N, P, K” Macronutrientes minerales en las plantas Elemento Concentración (s/peso seco) Forma absorción Función Nitrógeno (N) 1 -4% NO 3 - (o NH 4+) Componente de aminoácidos, proteínas, nucleótidos, ácidos nucleicos, clorofila y coenzimas Fósforo (P) 0, 1 -0, 8% H 2 PO 4 o HPO 42 - Componente de los compuestos de fosfato que llevan energía (ATP y ADP), fosfolípidos, ácidos nucleicos y varias coenzimas esenciales Potasio (K) 0, 5 -6% K+ Involucrado en el mantenimiento del potencial hídrico y, por lo tanto, en la apertura y cierre de los estomas; importante en el mantenimiento del balance iónico; activador de muchas enzimas. Involucrado también en el movimiento de las plantas Calcio (Ca) 0, 2 -3, 5% Ca 2+ Componente de las paredes celulares; cofactor enzimático; involucrado en la permeabilidad de la membrana celular y en el transporte de iones y hormonas. Importante como segundo mensajero Magnesio (Mg) 0, 1 -0, 8% Mg 2+ Parte de la molécula de clorofila; activador de numerosas enzimas Azufre (S) 0, 05 -1% SO 42 - Componente de algunos aminoácidos, proteínas y coenzima A
Ciclos biogeoquímicos Reservorios (limitados) vinculados a través de flujos. Que un compartimento represente la mayor cantidad almacenada no significa necesariamente que constituya la porción más activa. Procesos asimiladores y desasimiladores
atmósfera vegetales MO muerta animales suelo
Ciclos gaseosos y globales N, C, O, H 2 O Ciclos sedimentarios y locales P, S, Ca, K
Fotosíntesis bruta Respiración de hojas Flujos de Energía y Carbono en los Ecosistemas Terrestres Fotosíntesis neta Respiración de plantas PRODUCTIVIDAD PRIMARIA NETA Consumo de herbivoros Excreción Producción de broza Respiración de descomponodores Asimilación Respiración PRODUCTIVIDAD SECUNDARIA NETA Depredación Acumulación de biomasa viva Acumulación de broza y materia orgánica PRODUCTIVIDAD NETA DEL ECOSISTEMA Acumulación de biomasa viva Aber y Melillo 1991
Ciclos de la materia en distintos biomas
DESCOMPOSICIÓN R 1 HU C BM F IN Rf L RL TIEMPO HU Humus BM Biomasa microbiana Rf Recursos fraccionados RL Recursos lavados C = CATABOLISMO F = FRACCIONAMIENTO L = LAVADO Adaptado de Swift et al. 1979
La velocidad del ciclado depende de la tasa de absorción y de la de descomposición
Ciclos biogeoquímicos CARBONO atmósfera vegetales animales org inorg suelo NITRÓGENO FÓSFORO atmósfera vegetales org inorg suelo vegetales animales org inorg suelo
Ciclo sedimentario: el ciclo del fósforo Curtis y Barnes, 1995
Cambio Ambiental Global Procesos interrelacionados Piñeiro, 2001
Cambios en la composición atmosférica, CO 2
Cambios en la composición atmosférica, CO 2 Diferencia de Almacenaje de C en el ecosistema. Analizar todos los compartimentos!! Reversibilidad!
Cambios en la composición atmosférica, CO 2 Hasta ahora irreversible
Cambios en la biogeoquímica del Carbono Cambios en la concentración atm, Efecto invernadero, Cambios en el clima
Cambios en el clima Derivados principalmente por cambios en la composición atmosférica Efecto invernadero Efecto Aerosoles Interacciones: Cambio composición atm --- Clima, cambios en precip y temp
Cambios en la composición atmosférica Otros gases CH 4, metano Gas de efecto invernadero Producido por rumiantes y arroz CFCs, N 2 O Gas de efecto invernadero Además destruyen la capa de Ozono Tipos de Ozono: (troposferico y estratosferico) Interacciones: Ciclos biogeoquímicos (C, N) -- Cambio composición atm
Ciclo gaseoso: el ciclo del nitrógeno NH 4 Ó NH 3 2 NH 3 + 3 O 2 2 NO 2 - + 2 H+ + 2 H 2 O NO 2 - + O 2 2 NO 3 - üAmonificación üNitrificación üDesnitrificación üFijación biológica üAsimilación. Curtis y Barnes, 1995
Schematic diagram of transformations of the nitrogen cycle Plants and mycorrhizae 8 9 10 Plant residues NH 4+ NO, N 2 O 7 Microbial N Hydrological outputs 13 Soil organic matter 13 NH 4+ 5 Dissolved organic nitrogen (1) NH 4+deposition (2) NO 3 - deposition (3) NO 3 - leaching (4) NH 4+ leaching (5) DON leaching 6 2 9 12 11 1 NO 3 - N 2, N 2 O (6) denitrification loss (7) nitrification loss (8) plant uptake of NO 3 - & NH 4+ (9) immobilization of NO 3 - & NH 4+ (10) plant and root litterfall 4 NH 4 + 14 NO 33 NO 3 (adapted from Hedin, 1994) (11) humification (12) organic-N from microbes (13) ammonification (14) nitrification
Ciclo Global del Nitrógeno Plantas Actividades humanas 100 Fijación por relámpagos <3 Atmósfera Fijación biológica 140 Denitrificación <200 1200 N-orgánico del suelo Escorrentía 36 Denitrificación 110 Fijación biológica 15 Reciclado in situ Unidades = 1012 g N/año Agua subterránea 30 8000 Reciclado Océanos Schlesinger 1997 Enterrado permanente 10
Fijación antrópica del nitrógeno Fijación terrestre de N (millones de toneladas) 150 Rango de las estimaciones de fijación natural 100 Fertilizante N Combustible fósil Legumbres 50 0 1960 1970 1980 Año 1990 Vitousek et al. 1997, Ecological Applications
Transferencias terrestres-acuáticas de N derivadas de la actividad humana 1600 Descarga fluvial de N (kg km-2 año-1) N Sea 1400 NW European Coast 1200 NE US 1000 800 Mississippi SE US 600 St. Lawrence 400 Baltic y = 102. 5 + 0. 2 x SW European Coast r 2 = 0. 73 200 p = 0. 002 N Canada 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Entradas antrópicas de N (kg km-2 año-1) por Howarth et al. 1996
Cambios en la biogeoquímica del Nitrógeno Deposiciones de N
Atmósfera 13. 000 Ciclo Global del Agua Precipitación Evapotranspiración 71. 000 111. 000 Hielo 33. 000 Aguas de suelos 122. 000 Agua subterránea 15. 300. 000 Evaporación 425. 000 Precipitación Escorrentía 40. 000 385. 000 Océanos 1. 350. 000 Unidades km 3 y km 3/año PPT = Ev + Tr. + Dr. + Esc. + Sue. + Veg. Schlesinger 1997 Biogeochemistry of Global Change
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