Ciclos biogeoquimicos

TEMA IX

LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

ENTRADA
RESERVORIO PRINCIPAL

SALIDA
FASE AMBIENTAL

PP

MO muerta descomponedores FASE BIOTICA
Consumidores

Suelo

Los ciclos biogeoquímicos describen el movimiento y la conversión de materiales por actividades bioquímicas mediante los cuales los elementos circulan por vías características entre la parte biótica y abiótica de la ecosfera.Los ciclos biogeoquímicos incluyen transformaciones Físicas: Disolución Precipitación Volatilización Fijación Y transformaciones químicas: Biosíntesis Biodegradación Biotransformaciones oxido-reductivas

Reactivos
Oxidación

Transferencia neta de energía

Productos
Reducción

Productos Energía perdida del sistema
Compuestos de alta energía Ingreso de energía desde el exterior Compuestosde Pérdida baja energía de energía Pérdida de energía

Reactivos

LOS MATERIALES QUE FORMAN LOS ECOSISTEMAS Componentes mayoritarios de los organismos: Componentes minoritarios de los organismos: Elementos traza:

•C •H •O •N •P •S

•Mg •K •Na •Halógenos •Fe •Mn •Ca

•B •Co •Cr •Cu •Mo •Ni •Se •Sn •V •Zn •Si

COMPARTIMENTO POZO Pozo depósito (componente grande, movimiento lento)Pozo de intercambio o de ciclo (componente pequeña, rápida circulación) Litosfera (rocas, sedimentos, minerales)

Atmósfera

CICLO GASEOSO

CICLO SEDIMENTARIO

C O N

P

CICLO DEL CARBONO
CICLO GLOBAL

A

B

C

Asimilación

Desasimilación

Quimiolitoautotrofos

Asimilación

Desasimilación Quimiolitoautotrofos

DISOLUCIÓN Y PRECIPITACIÓN CO2 + H2O
% 100

H2CO3H+ + HCO3–

2H+ + CO3=

CO2 + H2CO3

HCO3-

CO3=

0

4

6

8

10

12

pH

Si hay calcio en disolución (Ca2+ ) y pH alto

(pH < 8.2) Ca2+ + 2HCO3–

pH > 8.2 H2O + CO2 + CaCO3↓

CICLO DEL C EN SISTEMAS TERRESTRES

ATMÓFERA
CO2

CO2
CO2

CO2

Respiración Animales

Fotosíntesis Biomasa Respiración

Hojarasca Respiración

Materia Orgánica

DescomposiciónSUELO

CICLO DEL C EN SISTEMAS ACUÁTICOS
CO2
Difusión

ATMÓSFERA

Difusión

AGUA

Fotosíntesis

Respiración

Descomposición

SEDIMENTO

Materia Orgánica

CICLO DEL NITRÓGENO

8.9 kg N/ha 100-200 kg N/ha 3% PPN

Nitrificación

n ció duc toria Re ila m Asi

Amonificación Fijación

ANAMOX

Desnitrificación

AMONIFICACIÓN
M.O. (R-NH2) → NH3 (amoniaco: pHalcalino y/o en condiciones anaerobicas) (El ión amonio -NH4+- se da a pH neutro o ácido) El NH3 es volátil y se pierde en parte por vaporización (15% del N que va a la atmósfera)

NITRIFICACIÓN
Proceso aeróbio llevado a cabo por bacterias nitrificantes quimiolitotrofas. Crecimiento lento. 103-105 células/g de suelo que puede alcanzar las 108 células/g en suelos con altas concentraciones deamoniaco
NITROSANTES

Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosovibrio,Nitrosococcus
NO2- + 1/2 O2 → NO3- (∆G= -17 Kcal)

NH4+ + 1/2 O2 → NO2- + H2O + H2 (∆G= -66 Kcal)

NITRIFICANTES

Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus

BACTERIAS NITRIFICANTES
- Crecimiento quimiolitoautotrófico a expensas de compuestos reducidos de nitrógeno inorgánico, respiradores aerobios - La mayoríapresenta sistemas membranosos internos complejos - Crecimiento lento - Ampliamente distribuidas en suelos y aguas - Muy abundantes en hábitats con altos niveles de amonio, pH alcalino - Pertenecen al grupo de las Proteobacterias (alfa , beta, gamma o delta), menos Nitrospira (grupo aparte) NH3 NO2-

-Asociación metabólica secuencial entre: Bacterias oxidantes del amonio (nitrosificantes/nitrosantes)Nitrosomonas Nitrosococcus Nitrosospira Nitrosolobus Nitrosovibrio Bacterias oxidantes del nitrito (nitrificantes) Nitrobacter NO2NO3Nitrospina Nitrococcus

Nitrosomonas

NITRIFICACIÓN
CONDICIONES: • No se da a Eh inferiores a +200 mV • Proceso óptimo a pH neutro o ligeramente alcalino • La tasa de nitrificación aumenta si en el ambiente existen altas cantidades de proteínas PROBLEMAS...