ciclicos y biogeoquimicos

Que es un ciclo desde el punto de vista de flujo de materia de energía en un ecosistema?

R= es el movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Que entiendes por biogeoquimico?

R=La biogeoquímica estudia la interacción entre los compuestos geoquímicos y los organismos vivos.

Qué importancia tienen para el equilibrio ecología de un ecosistema los ciclos biogeoquimicos?

R=Los ciclos biogeoquímicos son importantes porque lo que hacen es renovar tanto los componentes del suelo como de la atmósfera. Evitan en cierto parte la contaminación de ambos

Como afecta e influyen en los ciclo bio geo químicos los fenómenos hambientales como el efecto invernadero lluvia acida y calentamiento global?
A través de las actividades humanas  se liberan grandes cantidades de carbono a la atmósfera a un ritmo mayor de aquel con que los productores y el océano pueden absorberlo, éstas actividades han perturbado el presupuesto global del carbono, aumentando, en forma lenta pero continua el CO₂ en la atmósfera; propiciando cambios en el clima con consecuencias en el ascenso en el nivel del mar, cambios en las precipitaciones, desaparición de bosques , extinción de organismos y problemas par la agricultura.
Gases como el CO_2, ozono superficial (O₃)⁴, óxido nitroso (N₂O) y clorofluoralcanos se acumulan en la atmósfera como resultado de las actividades humanas, derivando en un aumento del calentamiento global, esto ocurre porque los gases acumulados frenan la pérdida de radiación infrarroja (calor) desde la atmósfera al espacio. Una parte del calor es transferida a los océanos, aumentando la temperatura de los mismos, lo que implica un aumento de la temperatura global del planeta. Como el CO₂ y otros gases capturan la radiación solar de manera semejante al vidrio de un invernadero, el calentamiento global producido de este modo se conoce como efecto invernadero.

Que relación tiene el calentamiento global con los ciclos hidrológicos las inundaciones o sequias en diferentes lugares? Explica por que ocurre.

R=En el efecto invernadero que torna habitable la Tierra, el agua es el ingrediente mas importante. En forma de vapor de agua, constituye el 90% del factor invernadero de la atmosfera. (el Co2 del que tanto se habla, no llega al 7%) y en forma líquida, en los océanos, redistribuye el calor recibido en la zona ecuatorial hacia los polos mediante las corrientes marinas, que homogeinizan las diferencias de temperatura entre los distintos lugares del planeta y tambien entre ciclos mas o menos calidos y frios. El clima de la Tierra es extraordinariamente estable porque existen muchos factores que producen correcciones que incrementan o reducen las tamperaturas forzando una situacion de relativo equilibrio. Cuando la radiacion solar es mayor (en verano, o en zonas ecuatoriales) el mar genera mayor masa de nubes que reflejan el calor refrescando el océano y cuando este se calienta demasiado produce tormentas y huracanes que absorben ese calor y lo dispersan a grandes distancias.Funciona como un gigantesco termostato que se enciende o apaga para producir temperaturas estables. Pero igualmente pueden producirse algunas variaciones temporales (de años o décadas) de temperaturas levemente mas cálidas (como la actual) o mas frías (como en los mínimos Maunder y Dalton, hace unos siglos) como consecuencia de cambios en la irradiación solar. Sin esos efectos del ciclo hidrológico, los períodos de calentamiento o enfriamiento global serían muchísimo mas intensos y variables

Ciclo del nitrógeno

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.

Ciclo del nitrógeno.

Efectos

Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO₃^–) a grupos amino, reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH₄⁺), proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.

Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N₂). Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N₂, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N₂ a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).

Fijación y asimilación de nitrógeno

El primer paso en el ciclo es la fijación (reducción) del nitrógeno atmosférico( N₂) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH₄⁺) o los iones nitrito (NO₂^–) o nitrato (NO₃^–) (aunque el amonio puede ser usado por la mayoría de los organismos vivos, las bacterias del suelo derivan la energía de laoxidación de dicho compuesto a nitrito y últimamente a nitrato); y también su conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO₂), que reaccionan fácilmente para originar alguna de las anteriores.

§  Fijación abiótica. 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 atmosférico.

§  Fijación biológica de nitrógeno. Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N₂ y reducirlo a nitrógeno orgánico:

N₂ + 8H⁺ + 8e⁻ + 16 ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16 P_i

La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

§  Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.

§  Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica en nódulos, principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones.

§  Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar. Además hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteria Anabaena en cavidades subestomáticas de helechos acuáticos del género Azolla, o el de algunas especies de Nostoc que crecen dentro deantoceros y otras plantas.

La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa.

Amonificación

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. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH₃), que en disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH₂)₂CO, que es muy soluble y se concentra fácilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el ácido úrico, que son purinas, y ésta es la forma común en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua. El nitrógeno biológico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la acción de microorganismos descomponedores.

Nitrificación

La 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. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energía, al modo en que los heterótrofos la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la respiración celular. El C lo consiguen del CO₂ atmosférico, así que son organismos autótrofos. El proceso fue descubierto por Sergéi Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes:

§  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.

La combinación de amonificación y nitrificación devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrógeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulación por la cadena trófica.

Desnitrificación

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, toman el papel de oxidante (aceptor de electrones) que en la respiración celular normal o aerobia corresponde aloxígeno (O₂). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está disponible.

El proceso sigue unos pasos en los que el átomo de nitrógeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:

nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno molecular

Expresado como reacción redox:

2NO₃^- + 10e^- + 12H⁺ → N₂ + 6H₂O

Como se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N₂ atmosférico.

La desnitrificación es empleada, en los procesos técnicos de depuración controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofización y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y éste es cancerígeno mo se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N₂ atmosférico.

La desnitrificación es empleada, en los procesos técnicos de depuración controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofización y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y éste es cancerígeno