CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Tipos de ciclos biogeoquímicos

Los elementos químico circulan en la biosfera por vías específicas que van del medio a los organismos y viceversa; se conoce a estas vías como ciclos biogeoquímicos. En los ciclos encontramos que hay dos compartimentos: el acervo de reserva y el acervo cíclico; el primero suele ser no biológico de movimiento lento y el segundo es una porción pequeña en continuo movimiento entre los organismos y el entorno.
De los elementos 40 de ellos son considerados esenciales, con ciclos biogeoquímicos definidos, mientras que los no esenciales no tienen rutas específicas pero se unen a los ciclos biogeoquímicos por afinidad. La geoquímica estudia la composición de la tierra, atmósfera, océanos, ríos y otros cuerpos de agua.

Los ciclos biogeoquímicos son de dos tipos: 1) Tipo gaseoso: nutrientes circulan entre la atmosfera y los organismos vivos y su reserva esta en la atmósfera o en la hidrosfera. 2) Tipo sedimentario: lo nutrientes circulan en la corteza terrestre.

Ciclo del nitrógeno

El nitrógeno se descompone partiendo de formas organicas a inorganicas. Las bacterias quimiosintéticas obtienen la energía de materia organica todas las nitrificadoras; las desnitrificadoras la necesitan de formas externas. Este ciclo es influenciado por la combustión de materiales fósiles. La biofijación del nitrógeno se da en su mayoría por la enzimanitrogenasa.
Los efectos nocivos del exceso de nitrógeno son la eutrofización; que es el exceso de nitrógeno y fósforo que proviene de los fertilizantes, de la contaminación atmosférica de lluvia con NOx y por la gran cantidad de urea en las aguas residuales reduciendo la biodiversidad y aumentando las plagas y enfermedades.
Ciclos del fósforo

Se encuentra en pocas formas en la naturaleza y no en forma elemental sino en forma de fosfatos. Es un componente necesario para el protoplasma y su gran reserva se encuentra en depósitos minerales en la litosfera. También se encuentran en los sedimentos marinos poco profundos.
La actividad humana ha provocado que la velocidad de pérdida del fosforo aumentara dejando incompleto el ciclo, y el exceso de este en los mares ha provocado el agotamiento del oxígeno entre otros problemas.

Ciclo del azufre

El sulfato es la forma biológicamente disponible por los autótrofos incorporada a las proteínas, es esencial para ciertos aminoacidos. El azufre no se requiere en grandes cantidades pero su ciclo es clave para la producción y descomposición general.
El proceso es importante en zonas anaerobias profundas de suelos y aguas por descomposición de proteínas pasando a dióxido, sulfatos; reflejan la luz solar contribuyendo a las temperaturas actuales.
Los ciclos del nitrógeno y del azufre son afectados por la contaminación ambiental industrial. Elsulfato es un componente natural en el ciclo pero es tóxico en diversos grados. El azufre en sus diferentes formas contribuye a la formación del smog y son productores de la lluvia acida a que provienen de las emisiones automotrices y combustión en general formando acido sulfúrico.

Ciclo del Carbono

El carbono tiene pequeñas reservas atmosféricas que son muy vulnerables, existe mayormente en los océanos, combustibles fósiles y en la litosfera.
De 1850 para aca el CO2 ha aumentando peligrosamente y ha provocado un mayor efecto invernadero. El mar es un amortiguador eficaz del CO2 ya que el mar y la atmósfera se equilibran mutuamente y es su principal mecanismo de control.
Existen tres formas de carbono presente CO2, CO Y CH4. Los dos últimos surgen como producto de la descomposición de materia organica y se oxidan a CO2. El CH4 absorbe 25 veces mas calor que el CO2, por lo tanto puede aumentar el calentamiento mundial.
Ciclo Hidrológico

El ciclo del agua incluye el desplazamiento del agua de los océanos a la atmósfera (evaporación) a la tierra (lluvia) y de nuevo a los océanos (lixiviación e infiltración). La tercera parte de la energía solar sirve como impulsor del este ciclo.
Se evapora mas agua de la que llega por la lluvia. Las actividades humanas aumentan la tasa de lixiviación reduciendo la recarga de mantos acuíferos.
Pulso de inundación: avance y retroceso anual enaguas de inundación, extiende el río y los nutrientes sobre la planicie. Concepto del discontinuo del río: ríos tienen muchas presas por lo que las presas de los ríos pequeños se estan destruyendo. Corriente en espiral: reciclado de elementos esenciales entre los organismos y acervos disponibles corriente abajo.

Tiempos de recambio y residencia

La tasa de recambio: fracción de la cantidad total de sustancia en un compartimiento que se libera en un periodo. Tiempo de recambio: tiempo necesario para reemplazar una cantidad de sustancia igual a su cantidad en el compartimiento. Tiempo de residencia: tiempo en que una sustancia permanece en una residencia.

Tiempo de recargo es importante ya que con el conocemos si un tiempo de recargo esta dado en un equilibrio y con la sincronización. Si es ciclo es acíclico entonces se hara mas complejo el estudio de los mismos. Las reservas se encuentran limitadas. Los isótopos radiactivos pueden utilizarse como marcadores. Los compartimentos influyentes con el suelo, la tierra, el agua, hay un flujo entre ellos, lo cual ayuda a mantener los equilibrios.

Biogeoquímica de las cuencas

La cuenca es un tipo de ecosistema mínimo o unidad de paisaje, los estudios en ellas ayudan a la comprensión de los procesos biogeoquímicos basicos en ecosistemas perturbables, y ayudan a revelar cuales son las actividades humanas que producen desechos ymétodos para reducir las pérdidas cuesta abajo, restaurando el ciclo de nutrientes.

Con una cuenca por ejemplo delimitaron el fósforo y con él se pueden hacer comparaciones de las actividades humanas influyentes en el fósforo y los tipos de nutrientes presentes en cada una de ellas; es de gran influencia el tipo de plantas; los arboles evitan el desplazamiento de nutrientes.
Al reducir la biomasa, encontramos que el flujo del agua también tiene pérdidas. Las concentraciones de N y P de agua de arroyo mas domesticados aumentan que en los arroyos y ríos no tentados.

Ciclos de elementos no esenciales

Tienen poco valor conocido para los microorganismos o especies, los elementos se transmiten de un ciclo a otro y participan en el ciclo general sedimentario.

Las actividades humanas influyen en estos ciclos. Las industrias minera, química y agrícola liberan altas concentraciones de estos elementos no esenciales que pueden llegar a concentrarse en los tejidos o a contaminar los ciclos basicos de otros elementos.

El estroncio radioactivo causa problemas en los tejidos humanos; se libera en el medio ambiente desde el suelo, agua vegetales y se puede terminar en los huesos humanos.
El cesio radioactivo 137 se comporta como el potasio y se recicla rapidamente en las cadenas alimenticias.
Mercurio y metales pesados se consideran como grandes problemas a nivel ambiental, se transmiten a lolargo de la cadena y se acumulan biológicamente; hay plantas que los pueden mantener en latas concentraciones y por ello es importante considerar la bioremedicación.

Ciclo de nutrientes en los trópicos

Los ciclos de nutrientes en las zonas templadas y en los trópicos es muy diferente. La disponibilidad de nutrientes en los ciclos en los tópicos húmedos se concentra en biomasa y son pobres en nutrientes y en las regiones frías se consideran como ricos en nutrientes.
En los trópicos ¾ partes del carbono organico se encuentra en la vegetación, por ello la tala impide la capacidad de retener y reciclar los nutrientes. Los suelos tropicales no son los mas ricos, su producción primaria bruta esta en las plantas, la capa de vegetación evita el lavado de nutrientes.

Los bosques templados de zonas frías el carbono se encuentra en suelo y sedimentos ademas que las temperaturas bajas ayudan a controlar plagas y parasitos. En los trópicos hay una reducción abundante dado que existen mecanismos que recuperan nutrientes antes de ser lixiviados.

Los hongos micorrizos asociados actúan como ramas de nutrientes, las capacidades que tienen para la agricultura, las puntas de goteo de las hojas permiten el drenado de agua de lluvia y ayudan a la fijación de nitrógeno atmosférico a nitratos absorbibles

Vías de reciclaje: el índice del ciclo

Vías principales de reciclaje: 1) Descomposiciónmicrobiana. 2) Excreciones animales. 3) Reciclaje de una planta a otra. 4) Métodos físicos con acción de la energía solar. 5) Energía combustible.

Con ellas podemos calcular en índice del ciclo en el que mas cercano a uno es mas reciclable. El índice del ciclo esta basado en la proporción de la suma de cantidades que circulan dentro del sistema y el flujo que pasa a través de todo él.
Para la energía encontramos que en la disipación de la energía modifica las propiedades del material a utilizar

Cambio mundial del clima

Los climas mundiales siempre sufren fluctuaciones en cuanto a humedad y temperatura, en los últimos 150000 años han fluctuado entre calido-húmedo y frío-seco.
Las fluctuaciones se pueden medir por medio de los anillos de los arboles en partes medulares o por composiciones isotópicas.
En el pasado los cambios climaticos se dieron: 1) Lentos; permitiendo que los organismos cambien y se adapten. 2) Rapidos; no permiten que los organismos se adapten.

El aumento en el CO2 y otros gases de efecto invernadero han aumentado la temperatura mundial. Existe incertidumbre sobre los efectos del calentamiento global de los aerosoles, polvos, erupciones volcanicas, reforestación y retenciones de carbono en la tierra y océanos.
El calentamiento mundial tiene efectos sobre la lluvia, por invasiones de praderas y desiertos en tiempo de lluvias en tiempo de sequias y de lluvias