CICLOS DE LA NATURALEZA Características generales de cada ciclo de la naturaleza Los Grandes Ciclos Naturales tienen como función la utilización del agua, nitrógeno, carbono yoxígeno para de esta manera lograr que la energía fluya a través del ecosistema terrestre. MISHELL ELIZABETH GARCIA MALDONADO 14/08/2011
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5/9/2018 Proyecto Ciclos de La Naturaleza - slidepdf.com
El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre
los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo
biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y
el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.
El agua de la hidrósfera procede de la desfragmentación del metano, donde tiene
una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una parte del agua
puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma
parte cuando éstos acompañan a la litosfera en subducción.
La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en
los océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua
superficial (en ríos y arroyos). El segundo compartimento por su importancia es el
del agua acumulada como hielo sobre todo en los casquetes
glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares
de montaña, sobre todo de las latitudes altas y medias, y de la banquisa. Por
último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado
gaseoso, como nubes. Esta fracción atmosférica es sin embargo muy importante
para el intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua,de manera que se asegura un suministro permanente a las regiones de la
superficie continental alejadas de los depósitos principales.
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El Planeta Tierra presenta una superficie cubierta en un 70% por agua,estimándose que la cantidad de la misma en el mismo es de aproximadamente
1386 millones de kilómetros cúbicos, cifra que se ha mantenido casi constante y
en equilibrio dinámico entre sus tres estados (sólido, líquido y gaseoso) desde el
origen de la vida hasta la actualidad.
El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas
(vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua
de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por latierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La
circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo
del agua. Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones
de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una
enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie.
El magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a
las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se
condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia. El ciclo hidrológico
comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida
que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la
condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio
peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como
nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia. Una parte del agua que
llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno
hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce comoescorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de
agua subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano,
toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la
evaporación.
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las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; pues todas
las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos enlazados entre
sí.
El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a
temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede
encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas,carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de
la química orgánica. Se conocen cerca de 10 millones descompuestos de carbono,
y forma parte de todos los seres vivos conocidos.
2.1.1 CICLO DEL CARBONO
La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivospuedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en
una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de
estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que
todo el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años.
La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración, los seres
vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la
mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos
del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles.
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Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en
la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosíntesis hace
posible la vida.
Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y durante lafotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable
para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese
mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de
CO2 empleada en la fotosíntesis.
En la medida de que el CO2 es consumido por las plantas, también es remplazado
por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de
la materia orgánica y como producto final de combustión
del petróleo, hulla, gasolina, etc.
En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales
como los incendios.
Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el
agua es muy superior a la que tiene en el aire.
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El ciclo del carbono (CO2) es la sucesión de transformaciones que sufre elcarbono a lo largo del tiempo. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para
la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas
para el sostenimiento de la vida.
2.1.2.1 CICLO BIOGEOQUÍMICO
Regula la transferencia de carbono entre la atmósfera y la litosfera (océanos ysuelo). El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido
carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas,
resultando iones bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son
asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan
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en los sedimentos. El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones
volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. Este último ciclo es de
larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay
ocasiones en las que la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el
oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo
transforma en carbón, petróleo y gas natural.
Grafico 3. CICLO BIOGEOQUIMICO
2.1.3 ALMACENAMIENTO
El almacenamiento del carbono en los depósitos fósiles supone en la práctica unarebaja de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono. Si éstos depósitos se
liberan, como se viene haciendo desde hace tiempo con el carbón, o más
recientemente con el petróleo y el gas natural, el ciclo se desplaza hacia un nuevo
equilibrio en el que la cantidad de CO2 atmosférico es mayor; más aún si las
posibilidades de reciclado del mismo se reducen al disminuir la masa boscosa y
vegetal.
2.1.4 EXPLOTACIÓN
La explotación de combustibles fósiles para sustentar las actividades industriales y
de transporte (junto con la deforestación) es hoy día una de las mayores
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Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2,
pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los
seres vivos (exceptuando algunas bacterias).
Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papelmuy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De
esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio)
asimilables por las plantas.
El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3
-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y
usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las
proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las
plantas o a otros animales.
En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba
formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado.
Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos
acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido
úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o
al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunasbacterias.
Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en
nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de
las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan
interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.
Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condicionesanaerobias, hay otras bacterias que producen des nitrificación, convirtiendo los
compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del
ecosistema a la atmósfera.
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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 des nitrificación, 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).
3.1.2.1 FIJACIÓN Y ASIMILACION DE NITRÓGENO
La fijación de nitrógeno es la conversión del nitrógeno del aire (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 ±); ytambién 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 nitrógenoatmosférico.
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:
Ecuación 1. FORMULA BIOLOGIACA DEL NITROGENO
N2 + 8H+ + 8e + 16 ATP 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:
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El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene
en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce
oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en elproceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de
carbono (CO2) y radiación solar.
4.1.4 CORTEZA TERRESTRE
El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos estén más o
menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace
más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo
disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al
formarse óxidos insolubles.
Grafico 7. CORTEZA TERRESTRE
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todas las plantas verdes de la tierra que contienen clorofila toman el CO 2 del aire y durante lafotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable para los seresvivos