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Dpto. Biología-Geología Prof. Elena Díaz Pedroche

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TEMA 4. CIRCULACIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA EN LA BIOSFERA

GUIÓN DEL TEMA:

1.- Introducción.

2.- Relaciones tróficas.

3.- Ciclo de materia y flujo de energía.

4.- Parámetros tróficos.

5.- El problema ambiental de la bioacumulación

6.- Pirámides ecológicas.

7.- Factores limitantes de la producción primaria.

8.- Ciclos biogeoquímicos.


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1.- Introducción.

Conceptos importantes en Ecología:

Biosfera: es el conjunto formado por todos los seres vivos que habitan la Tierra.

Ecosistema: sistema natural integrado por componentes vivos (bióticos) y no vivos

(abióticos) que interactúan entre sí.

Comunidad o biocenosis: la parte biótica de un ecosistema, es decir, el conjunto de seres

vivos que componen el ecosistema y que se relacionan entre ellos.

Población: conjunto de individuos de la misma especie que viven en el mismo espacio y se

relacionan entre sí.

Especie: conjunto de individuos que se reproducen entre sí y que tienen descendencia fértil.

Ecosfera: conjunto formado por todos los ecosistemas que constituyen la Tierra o el gran

ecosistema planetario.

Biomas: diferentes ecosistemas que hay en el Tierra.

2.- Redes tróficas.

Representan el mecanismo de transferencia energética de unos organismos a otros en forma de

alimento.

Se representan mediante:

Cadenas tróficas: unen mediante flechas los diferentes eslabones o niveles tróficos.

Redes tróficas: representaciones reales de la transferencia de energía, ya que de cada nivel

suelen partir ramificaciones (un mismo nivel puede servir de alimento a varios niveles

tróficos).

NIVELES TRÓFICOS

A. PRODUCTORES

Constituyen el primer eslabón o nivel trófico y son los autótrofos, sobre todo los que

emplean la fotosíntesis (dependientes de la luz), aunque también hay quimiosintéticos

(independientes de la luz).

Incluye a las plantas terrestres y el fitoplancton (algas microscópicas y cianobacterias).

Ecosistema o sistema ecológico: es cualquier área de la naturaleza en la que existan

unos componentes bióticos (plantas, animales y microorganismos) que se relacionan

entre sí; y otros componentes abióticos (humedad, temperatura, gases, nutrientes,

salinidad y tipo de suelo) que interaccionan con los componentes bióticos,

condicionando o limitando la existencia de los mismos.


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Utilizan la energía procedente del Sol y la transforman en energía química y calor.

La materia inorgánica se transforma en orgánica, una parte se utiliza en la respiración

(degradación de la energía) y otra se almacena como tal constituyendo los tejidos vegetales

que serán alimento de los demás niveles.

B. CONSUMIDORES

Conjunto de organismos heterótrofos que utilizan materia orgánica a partir de los

productores, tomada directa o indirectamente.

Dentro de los consumidores se distinguen:

Consumidores primarios o herbívoros.

Consumidores secundarios o carnívoros.

Carnívoros finales, se alimentan de los carnívoros.

Considerando redes tróficas en lugar de cadenas lineales, distinguimos:

Omnívoros: que se alimentan de más de un nivel tróficos.

Carroñeros o necrófagos: que se alimentan de cadáveres.

Saprófitos o detritívoros: que consumen todo tipo de detritos (restos orgánicos).

C. DESCOMPONEDORES

Constituyen un tipo especial de organismos detritívoros que se encargan de transformar la

materia orgánica en sales minerales que la constituían, con lo que cierran el ciclo de la

materia.

Hay dos grupos:

Transformadores: utilizan la materia orgánica muerta que no ingieren, realizan una

digestión externa y posteriormente absorben los nutrientes. Son los hongos y un

gran número de bacterias. Son organismos saprófitos.

Mineralizadores: son descomponedores quimiosintéticos. Obtienen la energía

oxidando moléculas inorgánicas reducidas procedentes del metabolismo de los otros

organismos, que transforman en sales minerales asimilables por los productores. Son

bacterias que cierran los ciclos de los bioelementos.

3.- Ciclos de materia y flujo de energía

Los ecosistemas siguen unos principios de sostenibilidad natural:

Reciclar al máximo la materia para obtener nutrientes.

Mantener los nutrientes dentro de unos límites, es decir, que no escapen a otros lugares.

Evitar la producción de desechos no utilizables.

Utilizar la luz solar (renovable) como fuente de energía.


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A. El reciclado de la materia

La materia orgánica es biodegradable, lo que significa que puede ser degradada y transformada en

materia inorgánica por la acción de organismos concretos, los descomponedores. Gracias e ellos la

materia orgánica que cae al suelo procedente de cada uno de los niveles tróficos se transforma en

sales minerales. Así la materia se recicla, no se pierde.

Utilizamos la palabra tiende, ya que con cierta frecuencia los nutrientes escapan de la biosfera por:

Gasificación (atmósfera).

Lixiviado (proceso de lavado y arrastre a otros lugares por el agua).

Algunos restos orgánicos escapan al reciclado por los descomponedores y quedan

enterrados en condiciones anaerobias transformándose en combustibles fósiles, que se

almacenan en la litosfera.

B. Flujo de la energía

La energía solar que entra en la cadena trófica mediante la fotosíntesis es transformada en energía

química contenida en la materia orgánica, forma en la que pasa de unos a otros eslabones mediante

el alimento y sale en forma de calor.

Al contrario de lo que ocurre con la materia, la energía que pasa de unos a otros niveles no

constituye un ciclo cerrado, sino que se trata de un flujo abierto de unos niveles a otros y su

sentido de transferencia es unidireccional.

Además dicho flujo va disminuyendo desde los productores hasta los últimos niveles con

arreglo a la regla del 10%.

Sin embargo, toda cadena trófica ha de cumplir la primera ley de la termodinámica, por lo

que la energía no se pierde en ningún punto; lo que sucede es que su flujo va disminuyendo

al degradarse parte de ella en la respiración y al desprenderse como calor, tras ser utilizada

por cada uno de los niveles para el mantenimiento de las funciones vitales.

La energía entrante en la cadena trófica = energía acumulada en cada nivel (en forma de

materia orgánica) + la desprendida como calor.

El ciclo de la materia tiende a ser cerrado, cíclico

El flujo de energía es abierto, unidireccional

La regla del 10% dice que, como regla general, “la energía que pasa de un

eslabón a otro es aproximadamente el 10% de la acumulada en él”


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Como resultado de esta disminución del flujo de energía, el número de eslabones de cada

cadena trófica suele ser bastante reducido, generalmente 5 eslabones como máximo.

Principios generales aplicables a los ecosistemas en relación al flujo de energía:

El flujo de energía es unidireccional acíclico y abierto, lo que implica la necesidad de un aporte

continuo de energía externa para mantener el ecosistema.

Los niveles tróficos o componentes de un ecosistema disponen de mucha más energía de la que

consumen, comenzando por los productores que sólo asimilan un 0,1% de la radiación solar

incidente.

A medida que ascendemos en el ecosistema, la cantidad de energía consumida en la actividad

metabólica propia de cada nivel trófico a través de la respiración celular es cada vez mayor. Así

en los consumidores secundarios supone un 60% de su producción bruta, debido a lo que gastan

para buscar alimento.

Se produce una disminución progresiva de la energía en cada nivel trófico debido, sobre todo, a

las pérdidas en forma de calor durante la actividad metabólica, lo que limita el número de

niveles tróficos de cada cadena entre 3 y 5 eslabones.

Un porcentaje muy elevado de la energía disponible en cada nivel trófico no se utiliza sino que

se acumula año tras año formando los sedimentos de los lagos, la hojarasca de los bosques,

sirviendo como base energética de reserva para el sistema, a través de la actuación de los

descomponedores.

4.- Parámetros tróficos.

Parámetros tróficos: las medidas utilizadas para evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico

como la del ecosistema completo.

Biomasa (B)

La biomasa es la cantidad en peso de materia orgánica viva (fitomasa vegetal o zoomasa animal) o

muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico o de cualquier ecosistema.

Se mide en Kg, g o mg, en unidades de energía, según la conversión 1 g = 4 o 5 kcal.

Normalmente al calcularla hacemos referencia a su cantidad por unidad de área o de volumen, por

ello es frecuente expresarla: g C/cm2, Kg C/m2, t C/ha.

En la biomasa se almacenan grandes cantidades de energía química de alta calidad en los

enlaces químicos que unen los compuestos orgánicos de los que está constituida. En forma

de biomasa es como se transfiere la energía de unos niveles a otros a lo largo de una cadena

trófica.


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Producción (P)

Cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. En g C/cm2 · día o Kcal/ha · año.

Se distingue:

Producción primaria: es la energía fijada por los organismos autótrofos.

Producción secundaria: la correspondiente al resto de los niveles tróficos.

En ambas:

Producción bruta (Pb) o cantidad de energía fijada por unidad de tiempo (día o año) por

fotosíntesis o, en los consumidores, respecto al total ingerido.

Producción neta (Pn) o energía almacenada en cada nivel por cada unidad de tiempo.

Representa el aumento de biomasa y es igual a la producción menos la energía consumida

en la respiración.

Esta regla explica la razón por la cual el número de eslabones es tan limitado (regla del 10%),

aunque dicho porcentaje no se mantiene constante a lo largo de toda la cadena, sino que

suele ir aumentando hacia los últimos eslabones.

Productividad (p)

Relación entre la producción neta (cantidad de energía almacenada por unidad de tiempo) y la

biomasa (materia orgánica total), es decir, entre el interés y el capital.

Sirve para valorar la riqueza de un ecosistema o nivel trófico, ya que representa la velocidad con la

que se renueva la biomasa de modo que también se llama tasa de renovación.

Tiempo de renovación

Periodo que tarda en renovarse un nivel trófico o un sistema. Se expresa mediante una relación

inversa a la anterior. Se mide en días, años, etc.

Eficiencia

Representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema. Se calcula mediante el cociente entre

salidas/entradas (output/input).

Pn = Pb - R

p = Pn/ B Productividad = tasa de renovación

t = B / Pn


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Se puede valorar de varias formas:

Eficiencia de los productores: se calcula mediante la relación energía asimilada/energía

incidente. Es menos al 2% (Pb).

Pn/Pb mide la cantidad de energía incorporada a cada nivel respecto al total asimilado,

constatando las pérdidas respiratorias que son de 10-40% en el fitoplancton y hasta del 50%

en la vegetación terrestre.

La rentabilidad de los consumidores, se valora según la relación Pn/alimento total ingerido;

o como lo expresan los ganaderos, engorde/alimento ingerido.

Muchas veces las personas, al explotar los sistemas naturales, no tienen en cuenta los costes

ocultos.

En el caso del ser humano, desde el punto de vista del aprovechamiento energético, es más

eficiente una alimentación fundamentalmente herbívora (legumbres, frutas y verduras). Sin

embargo, según recomienda la FAO, para una alimentación completa es necesario añadir a la dieta

60 g de proteína al día.

Desde el punto de vista energético, teniendo en cuenta la regla del 10%, es más eficiente una

alimentación a partir del primer nivel, ya que se aprovecha más la energía y se podrá alimentar a

mayor número de individuos.

5.- El problema ambiental de la bioacumulación.

Se denomina bioacumulación el proceso de acumulación de sustancias tóxicas: metales pesados

(cadmio, mercurio, etc.) o de compuestos orgánicos sintéticos, en organismos vivos, en

concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente. Ocurre

cuando las sustancias ingeridas no pueden ser descompuestas ni excretadas.

Se mide mediante el factor de bioconcentración: la relación existente entre las concentraciones del

organismo y el agua o aire circundante.

La sustancia bioacumulada puede proceder del suelo del aire o del agua o de organismos vivos. Su

introducción en los organismos puede ser por vía digestiva, respiratoria o cutánea.

Eficiencia ecológica = Pn / Pn del nivel anterior · 100


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6.- Pirámides ecológicas.

La cadena trófica se puede representar como una pirámide en la que cada nivel trófico se

representa por un piso o barra. Las barras tienen altura constante y longitud proporcional al

parámetro medido. Existen tres tipos:

Pirámides de energía.

Representa el contenido energético de cada nivel y siguen la regla del 10%.

Expresan los valores e kilojulios/m2 · año o Kcal/m2 · año.

Pirámides de biomasa.

Elaboradas en función de la biomasa acumulada en cada nivel.

La biomasa va decreciendo también en progresiones del 10%, de forma que suelen tener forma de

pirámide aunque a veces, se forman pirámides invertidas.

Expresa los valores en Kg.

Pirámide de números.

Se realizan mediante recuentos de los individuos de cada nivel trófico. También pueden ser

invertidas.

IMPORTANTE: Las pirámides de biomasa o de números pueden ser invertidas porque su

crecimiento es muy rápido y permite mantener al siguiente nivel trófico. Las pirámides de energía

nunca pueden ser invertidas porque representan la energía que hay en ese nivel para mantener al

siguiente.

7.- Factores limitantes de la producción primaria.

La producción primaria es la energía fijada por los productores, base de las cadenas tróficas.

Los principales factores limitantes son:

Humedad.

Temperatura.

La falta de nutrientes.

Ausencia de luz.

La ley de mínimo (Liebig) dice lo siguiente: el crecimiento de una especie vegetal se ve

limitado por un único elemento que se encuentra en cantidad inferior a la mínima necesaria y

que actúa como factor limitante.

Es decir, si todos los factores (luz, temperatura, humedad) y elementos (P, N, Ca, K, etc) están

en cantidades necesarias, excepto uno de ellos, este último que escasea se denomina factor (o

elemento) limitante.


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Distinguimos:

Energía interna o cantidad de luz solar utilizada en la fotosíntesis (entre 0,06% y 009%) del

total de la incidente.

Energías externas, de apoyo o auxiliares, algunas también de procedencia solar, como las

implicadas en el ciclo del agua, vientos, variaciones de temperatura, movimiento de los

nutrientes, y otras aportadas por el ser humano para eliminar los factores limitantes

(roturación, abonado, riego, invernaderos, productos fitosanitarios, etc) y generalmente

procedentes del uso de combustibles fósiles.

A. Temperatura y humedad.

Actúa sobre todo en áreas continentales.

Al aumentar los dos factores (Tª y humedad) aumenta la eficiencia fotosintética, hasta

alcanzar un valor máximo de temperatura que hace decrecer bruscamente la producción

primaria por desnaturalización de enzimas (RuBisCo). Esta enzima se ve condicionada

también por las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono:

Si la concentración es la normal en la atmósfera la RuBisCo funciona incorporando

dióxido de carbono en la fotosíntesis y produciendo materia orgánica al tiempo que

se desprende oxígeno.

Si la concentración de oxígeno supera el 21% y la de dióxido de carbono desciende

por debajo de 0,03% se ralentiza la fotosíntesis y se produce fotorrespiración,

proceso inverso a la fotosíntesis y que ocurre a la vez y en presencia de luz. Con ello

disminuye la eficiencia fotosintética bajando de un 30 a un 50% la producción de

materia orgánica.

En relación con este hecho se distinguen dos grupos de plantas: plantas C3 y las plantas C4.

Plantas C3 (trigo, cebada, arroz, soja, tomate, judías, algodón, etc).

Aún en los mejores ambientes más favorables, pierden mucha agua a través de los estomas, lo que

no supone un problema en los climas húmedos.

Sin embrago, en condiciones de sequía cierran sus estomas para evitar la pérdida de agua lo que

hace que se concentre más oxígeno producto de la fotosíntesis y disminuya el dióxido de carbono.

En dichas condiciones da comienzo el proceso de fotorrespiración, por lo que se reduce su eficiencia

fotosintética.

Su máxima productividad es de 10 – 30 t/ha·año

Plantas C4 (maíz, caña de azúcar, sorgo, mijo, cactus, etc)

Las plantas C4 no realizan la fotorrespiración porque el CO2 fijado se almacena en forma de un

compuesto de 4 carbonos (oxalacetato). Este compuesto libera CO2 mediante una reacción química

en el interior de la hoja; de esta manera, siempre hay CO2 suficiente.


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Aunque la concentración de CO2 sea muy reducida, cuentan con un mecanismo de bombeo por el

que son capaces de incorporarlo en grandes cantidades de la atmósfera, acumulándolo en el

interior de las hojas, y evitando así la fotorrespiración. Tienen por ello una alta productividad. Su

máxima productividad es de 60 – 80 t/ha·año.

Las plantas C4 que viven en los desiertos (como el cactus) presentan una serie de adaptaciones

morfológicas para evitar las pérdidas de agua: el mecanismo CAM (metabolismo de las crasuláceas),

que consiste en fijar el CO2 durante la noche y cerrar los estomas por el día, momento en el que

realizan la fotosíntesis a partir del CO2 almacenado durante la noche.

PEP (fosfoenolpiruvato) oxalacetato malato

C4: fijación del CO2 y ciclo de Calvin separados en el espacio.

CAM: fijación del CO2 y ciclo de Calvin separado en el tiempo.

B. Falta de nutrientes.

La presencia de nutrientes en un ecosistema está supeditado al reciclaje de los elementos en el

mismo que, normalmente, depende de energías externas.

Dióxido de carbono: nunca es un factor limitante y aumenta la eficiencia fotosintética, por lo que

plantar vegetales que actúen de sumideros puede contribuir a disminuir el efecto invernadero.

Fósforo: el principal factor limitante, por su lenta liberación desde los fondos oceánicos donde se

almacena en mayor cantidad.

Nitrógeno: en segundo lugar, cuando falta aparecen microorganismo fijadores de nitrógeno

atmosférico.

Se necesitan energías externas: los productores realizan la fotosíntesis y los descomponedores

degradan la materia orgánica descomponiéndola en nutrientes utilizables de nuevo por los

productores, cerrándose así el ciclo de la materia. Pero este reciclado puede verse dificultado por la

distancia existente entre los productores y los descomponedores, por lo que se necesitan las

energías externas para conseguirlo, (más energía cuanto mayor es la distancia).

Hay zonas donde la productividad es mayor por la acción de las energías externas:

Zonas de afloramiento: donde el agua profunda asciende y trae nutrientes que fertilizan el

fitoplancton. La energía externa que lo permite es el viento.

CO2 CO2

Ciclo de Calvin


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Plataformas costeras: donde las olas movilizan los sedimentos y además disponen de los

nutrientes aportados por los ríos.

En los ecosistemas terrestres se requiere menos energías externas para el reciclado de

nutrientes, ya que los lugares de producción y descomposición son mucho menores.

C. La luz y la disposición de las unidades fotosintéticas.

La luz es el factor limitante sobre todo en los ecosistemas acuáticos (en las profundidades).

Al aumentar la luz incidente, si los demás factores son adecuados, aumenta la eficiencia

fotosintética hasta llegar a un límite impuesto por dos motivos:

La disposición de las unidades fotosintéticas en los cloroplastos, que hace que se den

sombra unas a otras como las hojas de un árbol.

La estructura de dichas unidades fotosintéticas en las que el número de moléculas

captadoras de luz (moléculas pigmento) es muy superior al de las moléculas encargadas de

transformarla en energía química (centro de reacción), en proporción de 300/1. De modo

que a partir de una determinada intensidad los centro de reacción se saturan como lo hace

una enzima con su sustrato.

Por ello, la mayor eficiencia fotosintética se produce al amanecer o al atardecer, con intensidades

bajas, disminuyendo en las horas principales de insolación.

8.- Ciclos biogeoquímicos.

Los ciclos biogeoquímicos comprenden una serie de caminos realizados por la materia entre los

subsistemas terrestres (escapan de la biosfera y pasan por la atmosfera, litosfera o hidrosfera).

Tienden a ser cerrados, aunque los seres humanos al romper el reciclaje natural los han abierto,

provocando pérdidas y aceleraciones en los mismos.

El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos medios es muy variable,

denominándose almacén o reserva aquel lugar donde dicha permanencia es máxima.

Ciclo del carbono.

Este ciclo es de suma importancia para la regulación del clima, se encuentra dividido en dos fases:

a) Ciclo biológico: la biosfera controla los intercambios de este elemento con la atmósfera.

Mediante la fotosíntesis es retenido y mediante la respiración es devuelto.

b) Ciclo biogeoquímico: controla las transferencias de CO2 entre la biosfera y los demás

subsistemas (litosfera, hidrosfera y atmósfera).

En la atmósfera, el carbono está en forma de: CO2, CO y CH4.

Atmósfera e hidrosfera intercambian CO2 por difusión directa.

En la litosfera está en 3 formas: rocas carbonatadas, rocas silicatadas y como combustibles

fósiles. (Reserva de C)


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Paso del CO2 de la atmósfera a la litosfera.

- Controla la transferencia de CO2 entre la atmósfera, los océanos y la tierra.

- Proceso geológico lento.

- El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua para formar ácido carbónico, que ataca

los carbonatos y silicatos liberando iones (bicarbonato y calcio) y sílice disuelta.

- Estos iones de bicarbonatos e iones de Ca al llegar al mar, los animales los transforman en

carbonatos incorporándolos a los caparazones, esqueletos. Estos iones acabaran en los

sedimentos tras la muerte de los animales. Uno de los carbonos del ion bicarbonato se

transformó en CO2 en este proceso y se liberó a la atmósfera.

- En las rocas silicatadas, de las dos moléculas de CO2 que se utilizaron para disolver la roca,

solo una de ellas se devolverá a la atmósfera, tras la formación del carbonato nuevamente.

Esto supone una pérdida neta de CO2, por lo que actúa como sumidero de CO2.

Retorno de CO2 a la atmósfera.

- Parte de las rocas carbonatadas a cierta profundidad se funden con lo que el CO2 vuelve a la

atmosfera durante las erupciones volcánicas.

Sumideros fósiles.

- Parte de la materia orgánica quedará enterrada y en condiciones anaerobias fermentará

produciendo combustibles fósiles como almacén de carbono que volverá a la atmósfera en

la combustión como CO2.

Notas:

- El aumento del CH4 en la atmósfera es debido a la quema de los bosques, a los suelos

inundados (cultivos de arroz), a la ganadería intensiva y a los escapes producidos en los

yacimientos petrolíferos y en los vertederos de basura.

- El ciclo del O2 transcurre en paralelo y en sentido contrario al ciclo del carbono.

Ciclo del fósforo.

- La mayor parte del fósforo está inmovilizado en sedimentos oceánicos. (Reserva)

- Su liberación es entre 10.000 y 100 millones de años, lo que lo convierte en factor limitante

de la producción primaria y en recurso no renovable, del que se calcula quedan reservas

para 100 años.

- Compuestos en los que interviene:

Litosfera: rocas fosfatadas y cenizas volcánicas que liberan iones fosfato acumulados

en lagos y océanos.

Biosfera: fosfolípidos, nucleótidos, esqueletos. 0,2% en materia vegetal y 1% en

animales.

El tiempo de permanencia en la biosfera es: 100 – 10.000 años en ecosistemas

terrestres y 1 a 2 años en ecosistemas acuáticos.

Ciclo del nitrógeno.

La mayor cantidad de nitrógeno está en la atmósfera como N2 en un 78% (Reserva).


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Compuestos con nitrógeno en la atmósfera.

- N2 forma inerte, inaccesible para los seres vivos.

- NH3: procede de las emanaciones volcánicas o de la putrefacción de los organismos vivos.

- NO, N2O y NO2, denominados comúnmente óxidos de nitrógeno (NOx), que se forman

espontáneamente a partir del N2 durante las tormentas eléctricas (fijación atmosférica) o

que son enviados a la atmósfera en las erupciones volcánicas.

- Los NOx reaccionan con el agua formando ácido nítrico, que cae con la lluvia al suelo, donde

reacciona con los cationes formando los nitratos (NO3-) que las plantas asimilan.

- El nitrógeno constituye un elemento limitante de la producción primaria tras el P, pero hay

microorganismos que lo captan directamente de la atmósfera. La captación de nitrógeno así

se llama fijación biológica, de gran importancia económica, ya que estos microorganismos

(bacterias y hongos) transforman, la forma inerte del N2 en otra aprovechable por las

plantas.

- Bacterias: de vida libre como Azotobacter (suelo) o las cianobacterias (agua); simbióticas

como Rhizobium (raíces de las leguminosas).

- Hongos: actinomiceto Frankia, que forma nódulos radiculares en algunos árboles.

Otros procesos de nitrificación: además de la fijación biológica.

- Bacterias nitrificantes: bacterias descomponedoras capaces de transformar el NH3

procedente de los procesos de putrefacción en nitritos y finalmente en nitratos.

NH3 NO2- NO3

-

- Bacterias desnitrificantes: empobrecen el suelo en nitrógeno, ya que transforman los

nitratos y nitritos en N2 atmosférico. Estas bacterias actúan en el suelo cuando se produce

un encharcamiento, pisoteo excesivo, es decir, cuando se encuentra en condiciones

anaerobias.

NO3- NO2

- NH3 N2

Algunas intervenciones humanas en el ciclo del nitrógeno.

- Procesos de combustión a altas temperaturas: el O2 y N2 que hay en los motores forman NO2

que se libera a la atmósfera, y allí con el vapor de agua formará ácido nítrico que vuelve al

suelo con la lluvia acida, que eleva la cantidad de nitratos en el suelo.

- Fijación industrial: proceso similar a la fijación atmosférica o a las combustiones a altas Tª.

- El abono excesivo de los cultivos que provoca la liberación de N2O hacia la atmósfera, lo que

provoca un aumento del efecto invernadero. Además produce una excesiva fertilización del

suelo, lo que a la larga provoca un grave deterioro de la composición química del suelo.

Además de provocar la contaminación de las aguas, que arrastran los nitratos sobrantes,

provocando la eutrofización y disminución de la calidad del agua.

- El nitrato es uno de los contaminantes más frecuentes de las aguas subterráneas en las

zonas rurales debido al abonado excesivo, a las fugas de las fosas sépticas y a los lixiviados

procedentes de los estercoleros.

-

Nitrosomonas Nitrobacter


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Ciclo del azufre.

- Mayoritariamente almacenado en la hidrosfera, en forma de sulfatos (SO4-2) con

transferencia muy lenta entre hidrosfera y litosfera.

- En la litosfera forma los yesos, abundantes en los suelos y fácilmente lavados hacia los

medios acuáticos.

- En la biosfera forma parte de ciertos aminoácidos como cisteína, metionina. Las bacterias,

hongos y plantas toman sulfatos (SO4-2) los transforman en sulfito (SO3), en sulfuros (H2S) y

de aquí los incorporan en sus reacciones de biosíntesis para transferirlos a otros niveles

tróficos. Con la muerte los sulfuros (H2S) se liberan a la atmósfera.

- En la hidrosfera en anaerobiosis, por bacterias sulfatorreductoras, en zonas profundas, los

sulfatos se combinan con hierro (pirita) o con arcillas, pudiendo volver a la superficie en

erupciones volcánicas o por combustión.

En superficie, con oxígeno, el sulfhídrico (H2S) se combina con oxígeno para formar sulfatos

mediante reacciones de fotosíntesis o quimiosíntesis dependiendo de si es en presencia de

luz o no.

- De la hidrosfera a la atmósfera corre a cargo de las algas DMS (dimetilsulfurosas) que

transforman el dimetilsulfuro en sulfatos o SOx, que al combinarse con el agua formará

ácido sulfúrico y lluvia ácida. Estos SOx son también liberados por combustión.

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