DESARROLLO SUSTENTABLE

MESTRO: SHIRLEY HERNANDEZ

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

ING. ELECTROMECANICA

2DO SEMESTRE

WILBERTH GABRIEL TOLOSA ALMEYDA

IntroduccinDesde quela tierrase conoce como planeta, siempre ha existido una serie de elementos que sostienen la vida de los seres vivos. Son nutrientes inorgnicos tales como: ElOxigeno, el Carbono, elHidrogenoy el Nitrgeno, entre otros. Si estos elementos son trados de latierrasin posibilidad de recuperarlos, llegara un momento en que ocurrira un desequilibrio en labiosfera; para que esto no ocurra, existen un considerable nmero de microorganismos, llamados descomponedores que al morir los seres vivos, rompen las molculas orgnicas de stos y forman molculas inorgnicas sencillas, que envuelven almedio ambienteestablecindose as un ciclo cerrado de elementos inorgnicos

As como losanimalesy dems seres vivos se aprovechan y se benefician alimentndose de lamateriaorgnica, del mismo modo, estas satisfacen las suyas extrayendo los nutrientes inorgnicos del sustrato o medioambiente. Ciertamente que estos ciclos no se desarrollan siempre convelocidaduniforme. A veces hay elementos que son retenidos muchotiempopor un organismo y tardan en regresar al medio. A todo este ciclo que va desde la materia orgnica y se incorpora a los organismos desde elsuelo, siendo aprovechado por los seres auttrofos y luego por los hetertrofos, se les conoce como ciclos biogeoqumicos.

Ciclo del AguaSe pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: slida, lquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparicin de la Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye lahidrsfera- se distribuye en tres reservorios principales: los ocanos, los continentes y la atmsfera, entre los cuales existe una circulacin continua - elciclo del aguaociclo hidrolgico. El movimiento del agua en el ciclo hidrolgico es mantenido por la energa radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.El ciclo hidrolgico se define como la secuencia de fenmenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmsfera y regresa en sus fases lquida y slida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmsfera, en forma de vapor de agua, se debe a laevaporacindirecta, a latranspiracinpor las plantas y animales y porsublimacin(paso directo del agua slida a vapor de agua).La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrolgico, por el fenmeno de sublimacin es insignificante en relacin a las cantidades movidas por evaporacin y por transpiracin, cuyo proceso conjunto se denominaevapotranspiracin.El vapor de agua es transportado por la circulacin atmosfrica y se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da lugar a la formacin de nieblas y nubes y, posteriormente, a precipitacin.La precipitacin puede ocurrir en la fase lquida (lluvia) o en la fase slida (nieveogranizo). El agua precipitada en la fase slida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del granizo.La precipitacin incluye tambin incluye el agua que pasa de la atmsfera a la superficie terrestre por condensacin del vapor de agua (roco) o por congelacin del vapor (helada) y por intercepcin de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmsfera por evaporacin; otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrenta superficial, que se concentra en surcos y va a originar las lneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmsfera por evapotranspiracin o profundizarse hasta alcanzar las capas freticas.Tanto el escurrimiento superficial como el subterrneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en ocanos.La escorrenta superficial se presenta siempre que hay precipitacin y termina poco despus de haber terminado la precipitacin. Por otro lado, el escurrimiento subterrneo, especialmente cuando se da a travs de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho despus de haber terminado la precipitacin que le dio origen.As, los cursos de agua alimentados por capas freticas presentan unos caudales ms regulares.Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrolgico que ocurren en la atmsfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: area y terrestre.El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la atmsfera por evapotranspiracin y dos que producen escurrimiento superficial y subterrneo. Esta divisin est condicionada por varios factores, unos de orden climtico y otros dependientes de las caractersticas fsicas del lugar donde ocurre la precipitacin.As, la precipitacin, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento superficial y la evaporacin directa del agua que se acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y localizado sobre una formacin geolgica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial, evaporacin del agua que permanece en la superficie y an evapotranspiracin del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay escurrimiento subterrneo; este ocurre en el caso de una formacin geolgica subyacente permeable y espesa.La energa solar es la fuente de energa trmica necesaria para el paso del agua desde las fases lquida y slida a la fase de vapor, y tambin es el origen de las circulaciones atmosfricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.La fuerza de gravedad da lugar a la precipitacin y al escurrimiento. El ciclo hidrolgico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosin y al transporte y deposicin de sedimentos por va hidrulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma ms general, la vida en la Tierra.El ciclo hidrolgico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilacin, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiacin solar provoca la evaporacin contnua del agua de los ocanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulacin general de la atmsfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitacin. El regreso a las regiones de origen resulta de la accin combinada del escurrimiento proveniente de los ros y de las corrientes marinas.El Ciclo del Agua comprende los siguientes pasos:a. Evaporacin por laaccindel sol y la formacin de las nubes.b. Las nubes, por los vientos, se desplazan hacia la tierra; estas se forman cunado se enfran lo suficiente para que se produzcan gticas muy pequeas que quedan suspendidas en la atmsfera a travs de la condensacin.c. La precipitacin ocurre cuando las gotas de agua suspendidas caen en forma liquida como lluvia, o en forma slida como granizo o nieve.d. Parte de esta agua se filtra en el suelo, otra corre por la superficie formando ros hasta que regresa de nuevo al mar.e. Parte de esta agua regresa de nuevo a la atmsfera por medio de la evaporacin.Cmo afecta laaccinhumana al ciclo delagua?

Lasaccioneshumanas pueden agotar el suministro del agua subterrnea, causando unaescasezde sta y el consecuente hundimiento dela tierraal ser extrado el lquido. Al remover lavegetacin,el aguafluye sobre elsueloms rpidamente de modo que tiene menostiempopara absorberse en la superficie. Esto provoca un agotamiento del agua subterrnea y laerosinacelerada del suelo.

Ciclo del carbono

Regula la transferencia de carbono entre la atmsfera y la litosfera (ocanos y suelo). El CO2 atmosfrico se disuelve con facilidad en agua, formando cido carbnico que ataca los silicatos que constituyen lasrocas, resultando iones bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por losanimalespara formar sustejidos, y tras sumuertese depositan en los sedimentos. El retorno a la atmsfera se produce en las erupciones volcnicas tras lafusinde las rocas que lo contienen. Este ltimo ciclo es de larga duracin, al verse implicados los mecanismos geolgicos. Adems, hay ocasiones en las que lamateriaorgnica queda sepultada sin contacto con eloxgenoque la descomponga, producindose as lafermentacinque lo transforma en carbn,petrleoygasnatural.Elalmacenamientodel carbono en los depsitos fsiles supone en la prctica una rebaja de los niveles atmosfricos de dixido de carbono. Si stos depsitos se liberan, como se viene haciendo desde tiempo inmemorial con el carbn, o ms recientemente con elpetrleoy elgas natural; el ciclo se desplaza hacia un nuevoequilibrioen el que la cantidad de CO2 atmosfrico es mayor; ms an si las posibilidades de reciclado del mismo se reducen al disminuir la masa boscosa y vegetal.La explotacin de combustibles fsiles para sustentar las actividades industriales y detransporte(junto con ladeforestacin) es hoy da una de las mayores agresiones que sufre el planeta, con las consecuencias por todos conocidas:cambioclimtico (por elefecto invernadero), desertizacin, etc.

Los pasos ms importantes del ciclo del carbono son los siguientes:a. El dixido de carbono en la atmsfera es absorbido por las plantas y convertido enazcar, por el proceso defotosntesis.b. Los animales comen plantas y al descomponer los azcares dejan salir carbono a la atmsfera, los ocanos o el suelo.c. Otros organismos descomponen las plantas muertas y las materias animales, devolviendo carbono al medioambiente.d. El carbono tambin se intercambia entre los ocanos y la atmsfera. Esto sucede en ambos sentidos en lainteraccinentre elairey el agua.

Ciclo del Nitrgeno

Es el conjunto cerrado deprocesosbiolgicos y abiticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los importantes ciclos biogeoqumicos en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de labiosfera.

EfectosLos seres vivos cuentan con una caca en proporcin de nitrgeno en su composicin. ste se encuentra en el aire en grandes cantidades (78% envolumen) pero en esta forma slo es accesible a un conjunto muy restringido de formas de vida, como las cianobacterias y las azotobactericeas. Los organismos fotoauttrofos (plantas o algas) requieren por lo general nitrato (NO3) como forma de ingresar su nitrgeno; los hetertrofos (p. ej. los animales) necesitan el nitrgeno ya reducido, en forma de radicales amino, que es como principalmente se presenta en la materia viva. Gracias a los mltiples procesos que conforman el ciclo, todos los tipos metablicos de organismos ven satisfecha su necesidad de nitrgeno.

ProcesosLos organismos auttrofos requieren tpicamente un suministro de nitrgeno en forma de nitrato (NO3), mientras que los hetertrofos lo necesitan en forma degruposamino (-NH2), y lo toman formando parte de la composicin de distintas biomolculas en susalimentos. Los auttrofos reducen el nitrgeno oxidado que reciben como nitrato (NO3) a grupos amino, reducidos (asimilacin). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejndolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llamaamonificacin; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamadonitrificacin.

As parece que se cierra el ciclo biolgico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fcilmente por la escorrenta y la infiltracin, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrgeno atmosfrico habra terminado, tras su conversin, disuelto en el mar. Los ocanos seran ricos en nitrgeno, pero los continentes estaran prcticamente desprovistos de l, convertidos en desiertos biolgicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simtricos, en los que est implicado el nitrgeno atmosfrico (N2). Se trata de lafijacin de nitrgeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y ladesnitrificacin, una forma de respiracin anaerobia que devuelve N2 a la atmsfera. De esta manera se mantiene un importante depsito de nitrgeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).Fijacin de nitrgenoLa fijacin de nitrgeno es la conversin del nitrgeno del aire (N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composicin del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones nitrito (NO2) o nitrato (NO3); y tambin su conversin a sustancias atmosfricas qumicamente activas, como el dixido de nitrgeno (NO2), que reaccionan fcilmente para originar alguna de las anteriores.Fijacin abitica.La fijacin natural puede ocurrir por procesos qumicos espontneos, como la oxidacin que se produce por la accin de los rayos, que forma xidos de nitrgeno a partir del nitrgeno atmosfrico.

Fijacin biolgica de nitrgeno. Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamadosdiazotrofosen relacin a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrgeno orgnico. Bacterias simbiticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbitica en ndulos, principalmente localizados en las races. Hay multitud de especies encuadradas en elgneroRhizobium, que guardan una relacin muy especfica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya. Cianobacterias de vida libre o simbitica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar. Adems hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteriaAnabaenaen cavidades subestomticas de helechos acuticos del gneroAzolla, o el de algunas especies deNostocque crecen dentro de antoceros y otras plantas.La fijacin biolgica depende del complejo enzimtico de la nitrogenada.

NitrificacinLa nitrificacin es la oxidacin biolgica del amonio a nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxgeno molecular (O2)como aceptor de electrones, es decir,como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energa, al modo en que los hetertrofos la consiguen oxidando alimentos orgnicos a travs de la respiracin celular. El C lo consiguen del CO2 atmosfrico, as que son organismos auttrofos. El proceso fue descubierto por Sergei Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes: Nitrosacin. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2). Lo realizanbacteriasde, entre otros, los gnerosNitrosomonasyNitrosococcus. Nitratacin. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3). Lo realizan bacterias del gneroNitrobacter.La combinacin de amonificacin y nitrificacin devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrgeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulacin por la cadena trfica.DesnitrificacinLa desnitrificacin es la reduccin del ion nitrato (NO3), presente en el suelo o el agua, a nitrgeno molecular o biatmico (N2) la sustancia ms abundante en la composicin del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrgeno este proceso es el opuesto a la fijacin del nitrgeno.Lo realizan ciertas bacterias hetertrofas, comoPseudomonas fluorescens, para obtener energa. El proceso es parte de unmetabolismodegradativo de laclasellamada respiracin anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel deoxidante (aceptor de electrones)que en la respiracin celular normal o aerobia corresponde al oxgeno (O2). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxgeno si est disponible.El proceso sigue unos pasos en los que eltomode nitrgeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:nitratonitritoxido ntricoxido nitrosonitrgeno molecularExpresado como reaccin redox:2NO3- + 10e- + 12H+ N2 + 6H2OComo se ha dicho ms arriba, la desnitrificacin es fundamental para que el nitrgeno vuelva a la atmsfera, la nica manera de que no termine disuelto ntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin l la fijacin de nitrgeno, abitica y bitica, habra terminado por provocar la deplecin (eliminacin) del N2 atmosfrico.La desnitrificacin es empleada, en los procesos tcnicos de depuracin controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofizacin y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y ste escancergeno.

Ciclo del oxgeno

El oxgeno es el elemento qumico ms abundante en los seres vivos. Forma parte delaguay de todo tipo demolculas orgnicas. Como molcula, en forma de O2, su presencia en la atmsfera se debe a la actividad fotosinttica de primitivos organismos.

Al principio debi ser una sustancia txica para la vida, por su gran poder oxidante. Todava ahora, una atmsfera de oxgeno puro produce daos irreparables en las clulas. Pero el metabolismo celular se adapt a usar la molcula de oxgeno como agente oxidante de los alimentos abriendo as una nueva va de obtencin de energa mucho ms eficiente que laanaerbica.Lareservafundamental de oxgeno utilizable por los seres vivos est en la atmsfera. Su ciclo est estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosntesis), supone tambin devolucin del oxgeno a la atmsfera, mientras que el proceso de respiracin ocasiona el efecto contrario.Otra parte del ciclo natural del oxgeno que tiene un notable inters indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversin enozono. Las molculas de O2, activadas por las radiaciones muy energticas de onda corta, se rompen en tomos libres de oxgeno que reaccionan con otras molculas de O2, formando O3(ozono). Esta reaccin es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.

ConclusinLa parte bitica:Comprende la inclusin de sustancias inorgnicas en el organismo y la subsiguiente descomposicin y remineralizacin. El intercambio de elementos es rpido, pero la cantidad de sustancias inorgnicas no es mayor. El organismo vivo toma elementos inorgnicos y al morir y descomponerse stos son devueltos al ambiente para ser nuevamente aprovechados.

La parte abitica:El medio contiene gran cantidad de sustancias inorgnicas, que se descomponen con lentitud y estn a disposicin del organismo en forma abundante y fcil (agua, dixido de carbono,oxigeno) o escasa y difcil (fsforo y nitrgeno, por ejemplo). En el primer caso se trata de ciclos atmosfricos con grandes reservas demateriales; en el segundo se trata de materiales sedimentarlos (fsforo,hierro, azufre, magnesio, y elementos menores).La deficiencia de alguno de estos elementos y sustancias en unecosistemapuede producir seriosproblemasen el proceso deproduccinde las plantas (produccin primaria) y entre los consumidores (animales y seres humanos). Por ejemplo, la deficiencia o falta de yodo en ciertas zonas produce problemas como el bocio o coto en los seres humanos y problemas en los animales, especialmente durante la poca de gestacin.

Referenciaswww.lenntech.es/ciclos-biogeoquimicoswww.rivercenter.uga.edu/international/wfl/glosario_espanol.htmdesarrollosustentableige.blogspot.com/.../23-ciclos-biogeoquimicos.htmlwww.redalyc.org/pdf/920/92040305.pdfhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000088/lecciones/seccion1/capitulo04/tema05/01_04_05.htm)