Ciclos biogeoquímicos

LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: CICLO DEL CARBONO Y CICLO DEL NITRÓGENO

Índice

1. Ciclo del carbono

3. El ecosistema en el tiempo

3.1 Sucesión ecológica y comunidad climax

3.2 Especies estrategas de la r y estrategas de la k

4. Regresiones ecológicas

2. Ciclo del nitrógeno

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• Los ciclos biogeoquímicos comprenden una serie de caminos realizados por la materia , que escapa de la biosfera a través de otros sistemas(atmósfera,hidrosfera o litosfera) antes de retornar a ella.
• El tiempo que permanencia de los elementos en los distintos medios es muy variable, denominándose reserva /almacén aquel lugar donde dicha permanencia es máxima.
• Los ciclos biogeoquímicos están ajustados por diversas realimentaciones y en ellos se encuentran implicados el ciclo del agua , el ciclo geológico y los procesos viatles de fotosíntesis y respiración.

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono es muy importante para la regulación del clima de la Tierra y este se divide en 2 fases.

El carbono se encuentra en todos los sistemas terrestres: 1. En la atmósfera está presente principalmente en forma de CO2 y de CH4 , estos gases junto al N2O influyen en el aumento del efecto invernadero. Por eso es muy interesante su paso al resto de sistemas terrestres, donde es secuestrado y almacenado. 2. Biosfera: intercambia CO2 con la atmósfera de dos maneras:

• Mediante la fotosíntesis los productores extraen CO2 de la atmósfera o de la hidrosfera y lo transforman en carbohidratos, almacenados durante años como biomasa vegetal, que puede servir de alimento al resto de niveles tróficos.
• Mediante la respiración de los productores, consumidores y descomponedores, el CO2 es devuelto a la atmósfera o al agua. Con los incendios forestales, el CO2 es liberado rápidamente a la atmósfera. La fotosíntesis moviliza cada año el 5% del CO2 atmosférico, lo que significa que en 20 años lo renueva totalmente.

3.Hidrosfera: el CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en el agua transformándose en ácido carbónico. Este ácido puede atacar a las rocas carbonatadas y silicatos, produciendo iones , bicarbonato, calcio y sílice, que también son transportados disueltos en agua hasta el mar. Así, los mares almacenan una cantidad de CO2 cincuenta veces superior a la atmosférica. - Algunos seres marinos transforman nuevamente el bicarbonato y el calcio en carbonato cálcico y lo incorporan a las partes más duras de su organismo(caparazones, conchas o arrecifes de coral). Cuando estos mueren, acabarán como sedimentos oceánicos, ingresados en la geosfera. - También, sin la intervención de los seres vivos , a causa de los cambios químicos o de la temperatura del agua , el bicarbonato puede transformarse directamente en carbonato y precipitar hacia los fondos marinos.

En la geosfera : los sedimentos carbonatados se transforman en rocas sedimentarias carbonatadas ( calizas y dolomías), actuando así como el mayor alamcaén de CO2. Si el enterramiento de las rocas llega a provocar su fusión, durante las erupciones volcánicas, se libera CO2 hacia la atmósfera. - En ciertas ocasiones, la materia orgánica de la biosfera puede quedar sepultada duera del contacto de CO2, por lo que sufre fermentación que la transformarán en combustibles fósiles( carbón y petróleo), otra forma de almacenamiento de CO2 que lo inmoviliza durante millones de años en las turberas y otros yacimientos de combustibles fósiles. - La descongelación de las turberas árticas y la quema de combustibles fósiles producen una brusca liberación de CO2 hacia la atmósfera.

Sedimentos carbonatados

Rocas sedimentarias: calizas y dolomías

TRANSFORMAN

FERMENTACIÓN

Carbón y petróleo

Materia orgánica de la biosfera( sin O2)

CICLO DEL NITRÓGENO

• El nitrógeno es necesario para los seres vivos , ya que es el elemento constituyente de los aminoácidos que forman las proteínas.
• En la atmósfera es en componente mayoritario(78%), por lo que actúa como almacén de hidrógeno. A pesar de esta abundancia, la mayor parte del nitrógeno atmosférico se encuentra en forma inerte (N2), esta es la razón por la que resulta inaccesible para la mayoría de los seres vivos.
• En la atmósfera existen compuestos más reactivos, como el NH3, procedente de las emanaciones volcánicas o de la putrefacción de los organismos vivos; y los denominados comúnmente NOx ( NO,N2O y NO2).

1. Fijación del nitrógeno: se llama así a las reacciones que tienen lugar para pasar de la forma inerte a formas reactivas de este gas. Existen 2 tipos de fijación del nitrógeno:

• Fijación atmosférica: los compuestos NOx se forman espontáneamente por la reacción del N2 con el O2 del aire facilitada por los rayos de las tormentas. Los NOx atmosférico reaccionan con el agua formando ácido nítrico, que cae con la lluvia. Al llegar al suelo, reaccionan los cationes existentes en él, formando los nitratos (NO3-) que las plantas asimilan.

1. Fijación del nitrógeno: se llama así a las reacciones que tienen lugar para pasar de la forma inerte a formas reactivas de este gas. Existen 2 tipos de fijación del nitrógeno:

• Fijación biológica: el nitrógeno constituye un elemento limitante de la producción primaria, tras el fósforo; pero a diferencia de este, existen microorganismos fijadores capaces de captarlo directamente de la atmósfera, lo que supone una gran ventaje económica , ya que estos mircoorganismos transforman, de manera gratuita, la forma inerte ( N2) en otra aprovechable por las plantas.

2. Otros procesos de nitrificación / desnitrificación : además de la fijación biológica , existen otros procesos naturales de nitrificación del suelo , como es el caso de la bacteria nitrificantes. Estos son descomponedores capaces de transformar NH3 resultante de los procesos de putrefacción de los organismos vivos en nitratos asimilables por las plantas, según la reacción de nitrificación:

Nitrosomonas

Nitrobacter

NO3-

NH3

NO2-

La reacción de nitrificación consiste en una serie de oxidaxiones llevadas a cabo en 2 pasos, por dos tipos de bacterias:

También existen bacterias desnitrificantes , que empobrecen el suelo de nitrógeno, ya que transforman los nitratos en N2 que se pierde hacia la atmósfera. Estas batcerias actúan cuando el suelo , por encharcamiento o pisoteo excesivo, se encuentra en condiciones anaerobias.

EL ECOSISTEMA EN EL TIEMPO

Sucesión ecológica y comunidad climax

• Sucesión ecológica: son los cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo.
• La madurez ecológica es el estado en el que se encuentra un ecosistema en un momento dado del proceo de sucesión ecológica.Este proceso comienza en unos estadios iniciales poco maduros, en la una comunidad sencilla y poco exigente coloniza un territorio sin explotar , y llega hasta los estadios más avanzados y maduros de biocinesis más organizadas

El último nivel de complejidad recibe el nombre de comunidad clímax , que representa el grado de máxima madurez, de equilibrio con el medio, al que tienden todos los ecosistemas naturales.

TIPOS DE SUCESIONES

1. Sucesiones primarias : son aquellas que parten de un terreno virgen, como rocas, dunas o islas volcánicas.

TIPOS DE SUCESIONES

2. Sucesiones secundarias: comienzan en los lugares que han sufrido una perturbación anterior y que ha sido la causa de la regresión, pero que conservan total o parcialmente en suelo. Suelen ser más cortas que las primarias y su duración depende del estado de conservación del suelo.

A medida que transcurren las sucesiones , se pueden apreciar una serie de cambios en el ecosistema. Estos cambios cumplen unas reglas generales en las sucesiones:

• Aumenta la diversidad : la comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica la existencia de un gran número de especies.
• Cambio de unas especies por otras: las especies pioneras u oportunistas colonizan, de forma temporal, los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies r estrategas , adaptadas a cualquier ambiente , a especies k estrategas, más exigentes y especialistas.

• La estabilidad aumenta: las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema.
• Aumento en el número de nichos: este incremento es debido a que cuando se establecen ralaciones de competencia , las especies r son expulsadas por las k, que ocupan sus nichos . El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.
• Evolución de los parámetros tróficos: la productividad decrece con la madurez. Margalef afirma que la comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.

estrategas de la r estrategAS DE LA K

En función a las estrategias de reproducción, existen especies :

r estrategas

k estrategas

REGRESIONES ECOLÓGICAS

Los ecosistemas pueden sufrir un proceso inverso a la sucesión por causas naturales ( erupción volcánica o un cambio climático) o provocadas por el hombre. Este proceso de vuelta atrás de un ecosistema se denomina regresión.

REGRESIONES CAUSADAS POR EL HOMBRE

A. Deforestación

• El daño causado por la tala y quema de árboles depende de la intensidad con la que esta se produzca y del tipo y estado del suelo.
• La deforestación con fines agrarios ha sido aumentanda.
• A difrencia de la agricultuta mecanizada de hoy en día, la tradicional tenía por costumbre plantar árboles frutales o dejar setos de vegetación autóctona. En ese caso el abandono de tierras, la recuperación del ecosistema era más fácil.

En los bosques templados, al existir mucha materia orgánica en el suelo, este conserva su fertilidad durante algunos años tras su deforestación.Así la recuperación de un bosque primitivo va a ser posible en función del estado de conservación de dicho suelo.

En los bosques tropicales , al no existir apenas materia orgánica en el suelo, la deforestación masiva conduce a un empobrecimiento total en poco tiempo, con formación de costras rojizas ( lateritas)

B. Introducción de nuevas especies

Las especies foráneas o alóctonas , es decir , las que son propias de otros lugares y que llegan a aclimatarse a otro lugar , compiten con las especies autóctonas hasta desplazarlas de su nicho. En España hay un largo listado de bioinvasiones como por ejemplo: mejillón tigre, cangrejo americano, el visón americano, la trucha arcoiris y el lucio , entre otras

Otro ejemplo muy conocido es la introducción de conejos en Australia; los canguros que son hervíboros y marsupiales , estaban adaptados sin depredadores. Esto produjo que los conejos deboraran toda la hierba. En la actualidad el problema tiene difícil solución , ya que los conejos sobreviven a las plagas y a la caza , aumentando sin cesar.

C.Incendios forestales

• El fuego fue un factor ambiental, especialmente en los ecosistemas templados.

• En los EEUU , el estudio de los incendios naturales originados por los rayos, que provocaban un rejuvenecimiento de los pinares del sur y del oeste del país, llegó a las siguientes conclusiones: solo los pinos viejos , más secos y ricos en resina , ardían y eran exterminados , mientras que los más jóvenes resistían.

• Además, al controlar la vegetación, evitaban mayores y más devastadores incendios. Tradicionalmente, la humanidas ha venido usando esta técnica para favorecer el pastoreo.

Tras un incendio, el crecimiento de especies pirófilas ( que viven sobre suelos quemados) se ve favorecido. Sin embargo, el humus es destruido, dejando el suelo expuesto a la erosión. La abundancia de nuestros paisajes de vegetación pirófila, de elevada combustibilidad, presenta pinares y jarales , unido a características climáticas como las elevadas temperaturas, la falta de humedad , la sequía y el estrés hídrico de la vegetación , favorecen la aparición de incendios devastadores.

La jara es una planta pirófila

Además la mayoría de los incendios no son naturales , es decir , son provocados (62%) por la acción de pirómanos o los que queman el bosque para reducir el precio de la madera, convertir el terreno en pastos o recalificar el suelo; así como los que surgen a consecuencia de la quema no autorizada de rastrojos agrarios agrarios o de la caza

• Otros se producen por neglicencias( 13,4%) y otros por accidentes(2,7%), como por ejemplo los provocados por las botellas de vidrio abandonadas o por las colillas.
• A esto hay que añadirle los originados por la reactivación de un incendio anterior (1,2%) y los de causa desconocida ( 17%)

Consecuencias

¡Gracias!