CICLOS BIOGEOQUIMICO

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La materia circula de los seres vivos hacia el medio ambiente abiótico y viceversa. Esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos.Los ciclos biogeoquímicos mas importantes son: el agua, oxígeno, carbono y nitrógeno. Gracias a estos ciclos es posible que los elementos principales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) estén disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos. 

EL CICLO DEL CARBONO Transformaciones químicas de compuestos que

contienen carbono, es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima en la tierra.

El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como: la glucosa, carbohidrato importantes para la realización de procesos como: la respiración; también interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) tal como se encuentra en la atmósfera.

Durante la fotosíntesis, los organismos productores (vegetales terrestres y acuáticos) absorben el dióxido de carbono, ya sea disuelto en el aire o en el agua, para transformarlo en compuestos orgánicos

Los consumidores primarios se alimentan de esos productores utilizando y degradando los elementos de carbono presentes en la materia orgánica.

ESTADO NATURALEl carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como: la glucosa, carbohidrato importantes para la realización de procesos como: la respiración

Ciclo biológicoComprende los intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera. Este ciclo es relativamente rápido, estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 20 años. Ciclo biogeoquímicoRegula la transferencia de carbono entre la Hidrósfera, la atmósfera y la litosfera (océanos y suelo). El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones de bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos. El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. Este último ciclo es de larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay ocasiones en las que la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural.

AlmacenamientoEl almacenamiento del carbono en los depósitos fósiles supone en la práctica una rebaja de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono. Si éstos depósitos se liberan, como se viene haciendo desde hace tiempo con el carbón, o más recientemente con el petróleo y el gas natural, el ciclo se desplaza hacia un nuevo equilibrio en el que la cantidad de CO2 atmosférico es mayor; más aún si las posibilidades de reciclado del mismo se reducen al disminuir la masa boscosa y vegetal.ExplotaciónLa explotación de combustibles fósiles para sustentar las actividades industriales y de transporte (junto con la deforestación) es hoy día una de las mayores agresiones que sufre el planeta, con las consecuencias por todos conocidas: cambio climático (por el efecto invernadero), desertificación, etc

EL CICLO DEL OXIGENO El ciclo del oxígeno está estrechamente vinculado al del

carbono, ya que el proceso por el cual el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis) da lugar a la devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que en el proceso de respiración ocurre el efecto contrario. 

ABUNDANCIA EN LA TIERRA El oxígeno es el elemento más abundante en masa en la corteza

terrestre y en los océanos, y el segundo en la atmósfera.

En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando parte de silicatos y en los océanos se encuentra formando por parte de la molécula de agua, H2O.

En la atmósfera se encuentra como oxígeno molecular (O2), dióxido de carbono(CO2), y en menor proporción en otras moléculas como monóxido de carbono (CO),ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de nitrógeno (NO) o dióxido de azufre (SO2).

ATMOSFERA

El O2 le confiere un carácter oxidante a la atmósfera. Se formó por fotólisis de H2O, formándose H2 y O2:

H2O + hν → 1/2O2.

El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.

CORTEZA TERRESTRE El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos

elementos estén más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles.

HIDROSFERA Y ATMOSFERA QUIMICA BASICA ESTRUCTURA LITICA El oxígeno es ligeramente soluble en agua, aumentando su

solubilidad con la temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida materia bioorgánica dando el dióxido de carbono y agua.

El dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos; condiciona las propiedades ácido-base de los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico es captado por los océanos quedando en los fondos marinos como carbonato de calcio.

CICLO DEL NITROGENO El ciclo del nitrógeno es cada uno de los procesos biológicos

y abióticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la biosfera.

FIJACION Y ASIMILACION DEL NITROGENO

es la fijación (reducción) del nitrógeno atmosférico( N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos

FIJACION ABIOTICA La fijación natural puede ocurrir por procesos químicos

espontáneos, como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosféricoFIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENORealizado por algunos organismos llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógeno orgánicoN2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 PiLa fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos: Bacterias grannegativas de vida libre en en suelo Bacterias simbioticas de algunas plantas Cianobacterias de vida libre en el suelo

La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa.

AMOMIFICACION La amonificación es la conversión a ion amonio del

nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos.

CICLO: Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.

NITRIFICACIONLa nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O2) como receptor de electrones, es decir, como oxidante. Nitritación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2–). Lo realizan

bacterias de, entre otros, los géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus. • Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3–). Lo

realizan bacterias del género Nitrobacter.

DESNITRIFICACION

La desnitrificación es la reducción del ion nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o diatómico (N2) la sustancia más abundante en la composición del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno.Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energía. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada respiración anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato

CICLO DEL FOSOFORO La lluvia disuelve los fosfatos

presentes en los suelos y los pone a disposición de los vegetales. El lavado de los suelos y el arrastre de los organismos vivos fertilizan los océanos y mares. Parte del fósforo incorporado a los peces es extraído por aves acuáticas que lo llevan a la tierra por medio de la defecación (guano).

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.

MINERALIZACIONLos seres vivos tienen

fosforo inorgánico. El proceso de mineralización se encuentra en relación con la degradación de la materia

por los microorganismos, las situaciones que favorecen

esta degradación un sustrato carbonado

degradable y la presencia de nitrógeno

SOLUBILIZACION El fosforo se encuentra en continuo movimiento

desde su forma soluble ha deposito de fosforo. La quelación. La reducción del Fe. La producción de ácidos. Esta última es la vía

mas importante. 

Estos se producen a partir de la descomposición de materia orgánica, los exudados radiculares y microbianos.

el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de África y América del Sur y otras.

Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización.

Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de dióxido de azufre (SO2), realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.

Funciones:

El azufre en el interior de las células tiene características de poca movilidad. Cumple fisiológicamente algunas funciones importantes, además de constituir distintas sustancias vitales, están son:

Forma parte constituyente de las proteínas (cistina, cisteína, metionina). Forma parte de las vitaminas (biotina). Es constituyente de las distintas enzimas con el sulfhídrico (SHˉ)

como grupo activo, que actúan en el ciclo de los hidratos de carbono y en los lípidos (en la oxidación de los ácidos grasos, como la coenzima A, CoA).

Interviene en los mecanismos de óxido-reducción de las células (con el glutatión).

Interviene en la estructura terciaria de las proteínas; las proteínas se ordenan en grandes cadenas moleculares, el azufre ayuda a la constitución de estas macromoléculas además de formar parte de los aminoácidos (compuestos moleculares imprescindibles para la formación de los péptidos, que se unen a su vez para la formación de las proteínas).

Deficiencias del Azufre: Deficiencias del Azufre en el Suelo:La deficiencia de azufre se observa en suelos pobres en materia orgánica, suelos arenosos franco arenosos.

Una deficiencia de azufre en el suelo puede traer una disminución de la fijación de nitrógeno atmosférico que realizan las bacterias, trayendo consecuentemente una disminución de los nitratos en el contenido de aquél.Deficiencias del Azufre en la Planta:

Cuando el azufre se encuentra en escasa concentración para las plantas se altera los procesos metabólicos y la síntesis de proteínas. La insuficiencia del azufre influye en le desarrollo de las plantas.

Síntomas de Deficiencia de Azufre: Los síntomas de deficiencia de azufre son debidos a los trastornos fisiológicos,

manifestándose en los siguientes puntos: Crecimiento lento. Debilidad estructural de la planta, tallos cortos y pobres. Clorosis en hojas jóvenes, un amarilla miento principalmente en los "nervios" foliares e

inclusive aparición de manchas oscuras (por ejemplo, en la papa). Desarrollo prematuro de las yemas laterales. Formación de los frutos incompleta.