ECOLOGÍA MICROBIANA, CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E INTERACCIONES POBLACIONALES.
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ECOLOGÍA MICROBIANA, CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E INTERACCIONES POBLACIONALES. Dr. Elmer Chávez Araujo Ciclos biogeoquímicos Los nutrientes fluyen desde componentes del ecosistema no vivos a los vivos y viceversa, en forma más o menos cíclica S2 CO2 N2 PO4 O2 SO4 Gaseoso O2 Sedimentario Ciclos gaseosos: globales Ciclos biogeoguímicos 1 CO2 Modelo de Compartimentos del ecosistema Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos fósiles Seres vivos Depósitos en tierra y océanos Biósfera Asimilación FS Combustión, erosión Desasimilación R Sedimentación Rocas, sedimentos marinos Agua. Aire, Suelo Erosión Compuestos inorgánicos accesibles meteorización Compuestos inorgánicos inaccesibles Aportes y salidas de nutrientes en un sistema terrestre Erosión de roca madre A la atmósfera Ca, Fe, Mg, P, K Por arroyos y ríos Ingresos Desde la atmósfera Reciclado CO2, N2 Caída con la lluvia Depósito de partículas sólidas SO2, NOx, Na, Mg, Cl, S Egresos Escurrimiento y lavado Combustión Ca, K, S Deforestación Aportes hidrológicos Actividades humanas: fijación de N, fertilización Cosechas El ciclo del agua Origen del agua= emanaciones volcánicas 0,001% Evapotranspiración 110.0000 km3 73.333 km3 Evaporación Precipitación 40.000 km3 Escurrimi ento Cambios de estado 97,571% 2,428% Tiempo de residencia del agua en la atmósfera: 2 semanas Procesos que impulsan el ciclo= evaporación y condensación (físicos) Los reservorios de agua Distribución del agua en la Tierra Océanos y mares Océanos Atmósfera Suelo Agua en la atmósfera Capas de hielo, suelos congelados (permafrost), hielos flotantes Si se derriten y van al mar se pierde la reserva Permiten tránsito Aguas subterráneas Agua dulce 2,6% Ríos, arroyos bañados Accesible sólo 0,003% del total Camilloni y Vera. 2006. Eudeba El agua es un recurso escaso m3 = 1000 litros Disponibilidad de agua en Argentina: 21981 m3 por año por habitante Ciclos biogeoguímicos 1 Problemas con el uso del agua •Sobreexplotación Ascenso. Salinización del agua Nitratos •Contaminación Arsénico Aguas cloacales Lixiviados de rellenos sanitarios 12.000 km3 en el mundo Problemas de salinización en Sistemas agrícolas irrigados Áreas urbanas con gran demanda de agua Valle del Tulúm, San Juan Exceso de riego, acumulación de agua en superficie, evaporación, concentración de sales en superficie Un 10 % de la superficie agrícola bajo riego está afectada por sales y 10 millones de hectáreas dejan de ser productivas por salinización Se estima que una tercera parte de suelos agrícolas en zonas áridas y semiáridas son afectados por sales Ciclos biogeoguímicos 1 Origen: Fotodisociación del vapor de agua Ciclo del oxígeno FS Principal reservorio para los organismos vivos: el aire y el agua O2 21% R FS La atmósfera primitiva no tenía O2 El enriquecimiento en O2 se debió a la FS R O2 disuelto FS 9,3 mg/l en el agua a 20 ·C Ciclos biogeoguímicos 1 0,0009% Ciclo del fósforo 10- 100 años en tierra No hay reacciones de óxido reducción Animales Fósforo orgánico Plantas No hay reservorio atmosférico Bacterias fosfatizadoras PO4 100 x 1.000 años en oceános Rocas y depósitos naturales 100.000.000 años Ciclos biogeoguímicos 1 Efectos del hombre sobre el ciclo del fósforo Enriquecimiento de aguas en fósforo •por drenaje desde campos cultivados •Detergentes Eutroficación •Aumento de la PPN (productividad primaria neta) •Disminución de la diversidad •Aumento de la turbidez Ciclos biogeoguímicos 1 Ciclo del Azufre sedimentario y gaseoso Atmósfera Sulfatos Lluvia o Sulfatos Lluvia o DMS y H2S volcanes seco seco sulfatos Erosión roca Tierra sulfatos fitoplancton bacterias Océano Una menor proporción del flujo de S implica reciclado interno en las comunidades acuáticas o terrestres en comparación con P o N Ciclo del azufre Desulfidración (anóxica) Sulfuro H2S, FeS + reducido Azufre orgánico Bacterias fotoautótrofas Animales y microorganismos Azufre elemental Bacterias quimioautótrofas Plantas y microorganismos Oxidación CH2O SO3 Anoxia + oxidado SO4 Bacterias Ciclo del azufre Desulfidración (anóxica) Sulfuro H2S, FeS + reducido Azufre orgánico Bacterias autótrofas Animales y microorganismos Azufre elemental SO2 Bacterias quimioautótrofas Plantas y microorganismos + oxidado Oxidación CH2O SO3 H2SO4 Anoxia SO4 Ciclos biogeoguímicos 1 Bacterias Ciclo del Nitrógeno Atmósfera Principalmente gaseoso NOx H2O Relámpagos N2 HNO3 industria amonio nitratos bacterias N orgánico Tierra fitoplancton bacterias nitratos Océano Ciclo del nitrógeno + reducido Amonificación Nitrógeno orgánico Fijación de N2 Amonio N2 Nitrógeno molecular Nitrificación por bacterias N2 O NO Nitrificación por bacterias + oxidado Nitrito NO2 Nitrato NO3- Desnitrificación por bacterias en ausencia de oxígeno Producción de lluvia ácida NOx bacterias Ciclos biogeoguímicos 1 Daños que produce la lluvia ácida Acidificación de cuerpos de agua Disminución de peces, anfibios y otros organismos Deterioro de bosques de montaña Corrosión de edificios y estatuas pH en base de nubes muy bajo: 3,6 Se diluye al precipitar: 4,6 El efecto sobre agua y suelo depende de la capacidad de neutralización Regiones del mundo más afectadas por la lluvia ácida Distribución del Carbono en reservorios Unidades: Gt: 1017g Biomasa: 560 CO2 , CO, CH4= 720 Materia muerta= 1200 C inorgánico= 37400 C orgánico disuelto= 1000 Biomasa= 3 Roca sedimentaria: 340.000.000 Ciclos C y N. Hidrocarburos fósiles= 3800 35 Transformaciones del carbono a lo largo del ciclo H2O + Reducido Carbono orgánico CH2O FS consume energía CO2 Respiración Libera energía Perdido hacia la atmósfera Metano CH4 Metanogénesis Ganancia neta de energía Liberación de energía Con H2 sin O2 + Oxidado Ciclos C y N. Los cambios ocurren por acción de seres vivos H2O 36 Efecto del hombre sobre el ciclo del carbono Perdido hacia la atmósfera H2O Combustión Carbono orgánico + ganado Metano CH4 Metanogénesis Ganancia neta de energía CH2O + por nitrógeno FS consume energía Respiración Libera energía CO2 Deforestación disminuye absorción de CO2 Liberación de energía Con H2 sin O2 H2O 37 Unidades: Gt: 1017g 5 2 120 60 60 Balance = 5 Observado = 3 105 + 2 ¿? 105 Balance de emisiones y consumos de CO2 de la atmósfera 38 “Bomba biológica de carbono”: hay un transporte de carbono hacia el fondo del océano CO2 Difusión y disolución FS CO2 + H2O Zona con luz para FS Difusión y afloramiento Zona sin luz para FS R CH2O + O2 Sedimentación R CO2 + H2O CH2O en MO muerta + O2 Sedimentación Ciclos C y N. C en sedimentos 39
