Ciclos Biogeoquímicos: gaseosos y sedimentarios. Marianela Quirós Álvarez.

1. Ciclos biogeoquímicos

2. Ciclo biogeoquímico:
Movimiento cíclico de los elementos que forman
los organismos biológicos (bio) y el ambiente
geológico (geo) e interviene un cambio químico.
Los ciclos biogeoquímicos pueden dividirse en dos
tipos básicos:
 Ciclos de nutrientes gaseosos y
 Ciclos de nutrientes sedimentarios.

4. Ciclo del agua
El Sol provee la energía para la evaporación (paso del
agua líquida a vapor de agua) del agua en los océanos y
cualquier otra superficie que posee agua libre, como ríos
y lagos, también provoca el derretimiento de agua en
estado sólido y su posterior evaporación. A la vez, el Sol
provee la energía necesaria para el movimiento de las
masas de vapor de agua, de lo contrario llovería sólo en
los océanos.
Al llegar a cierta altitud en la atmósfera, el vapor de agua
se enfría y habrá condensación (paso de agua de estado
gaseoso a estado líquido), formando gotas de agua en las
nubes, las cuales serán atraídas por la gravedad y
ocurrirá su precipitación a la superficie terrestre en
forma de lluvia, granizo o nieve.

5. Ciclo del agua
El agua que precipita en tierra puede tener varios
destinos:
- volver directamente a la atmósfera por evaporación.
- escorrentía que es el escurrimiento del agua llovida
sobre superficies de terreno, provocando erosión y
marcas de paso del agua (surcos).
- infiltración del agua al penetrar en el suelo, esta agua
infiltrada puede volver a la atmósfera por
evapotranspiración, transpiración de seres vivos, o
profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas y ser
parte del agua subterránea.
A diferencia de otros ciclos, el agua permanece como tal
durante todo el proceso.

6. Ciclos de nutrientes gaseosos
Depósito principal: atmósfera.
Existe poca pérdida del elemento
durante el proceso de recirculación y
es relativamente rápido.
Ciclos de nutrientes gaseosos:
- ciclo del carbono,
- ciclo del oxígeno y
- ciclo del nitrógeno.

8. Ciclo del carbono
 Átomo de carbono: elemento constituyente
básico de las moléculas orgánicas (proteínas,
carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos).
 También parte de algunas moléculas
inorgánicas al combinarse con el oxígeno:
monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono
(CO2), o formar sales como el carbonato de
sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (Ca2CO3),
presente en rocas carbonatadas (calizas) o en
estructuras de corales y conchas.

9. Ciclo del carbono
 Organismos productores absorben el dióxido de carbono
durante la nutrición autótrofa (fotosíntesis o
quimiosíntesis) y lo transforman en moléculas orgánicas
(como la glucosa).
 Organismos consumidores primarios se alimentan de los
productores, y así el carbono pasa a ellos colaborando en
la formación de materia orgánica. Los consumidores
secundarios se alimentan de los consumidores primarios,
y así sucesivamente, el carbono circula en la cadena
alimenticia.
 Los organismos, mediante respiración, regresan el CO2 a
la atmósfera, al romper azúcares para producir energía.
 También los organismos descomponedores, como
bacterias y hongos, mediante descomposición de materia
orgánica muerta liberan CO2 atmosférico.

10. Ciclo del carbono

11.  Una parte del CO2 disuelto en las aguas marinas, ayuda a algunos
organismos a formar estructuras, como las conchas de los
caracoles marinos. Al morir éstos, los restos de sus estructuras se
depositan en el fondo marino. Al cabo del tiempo, el carbono se
disolverá en el agua y podrá ser utilizado en el ciclo nuevamente.

12.  También se libera CO2 a la atmósfera por:
- Erupciones volcánicas.
- Incendios.
- Consumo de combustible fósil (gasolina, diesel).

14. Nitrógeno: constituyente básico de proteínas
(aminoácidos) y ácidos nucleicos (ADN, ARN, ATP).
AMINOÁCIDOS

15. 1) El nitrógeno gaseoso (N2) es la forma más estable
del nitrógeno, por lo tanto, el 79% del nitrógeno está
en la atmósfera.

16. 2) Fijación de nitrógeno: El nitrógeno atmosférico
(N2) es fijado a formas que puedan incorporar los
seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones
nitrito (NO2–) o nitrato (NO3–).
- Biológica o biótica.
- Atmosférica o abiótica.

17. Fijación abiótica
 Una descarga eléctrica (relámpagos) hace el N2 se
combine con átomos de oxigeno y se formen óxidos.
 Los óxidos se combinan con agua de lluvia, originando
ácido nítrico.
 El ácido nítrico en la lluvia entra en el suelo y reacciona
con óxidos metálicos, originando los nitratos que son
aprovechados por las plantas.

18. Fijación biológica
Muy pocos organismos tienen la capacidad
de fijar N2 y producir nitratos.
Lo realizan algunas bacterias:
Azotobacter que se encuentran en el
suelo.
Cianobacterias del plancton marino.
Anabaena en simbiosis con helechos
acuáticos. Nostoc en simbiosis con
antoceros.
Rhizobium en relación simbiótica
mutualista con raíces de leguminosas
formando nódulos.

21. 3) Asimilación: El nitrógeno oxidado (nitrato NO3–) se reduce a
grupos amino (como el grupo amino de los aminoácidos) para ser
incorporado a la composición química de los organismos.
Las plantas absorben el nitrato del suelo y elaboran sus proteínas.
Los animales ingieren las plantas y asimilan las proteínas vegetales
al sintetizar las suyas propias. Lo que no aprovechan lo eliminan en
forma de urea.

22. 4) Amonificación: Es la conversión de los grupos amino
(NH2) presentes en los organismos a ion amonio NH4+.
El nitrógeno biológico que llega al suelo como urea, ácido
úrico, organismos muertos o desechos, es convertido a
amonio (NH4+) por microorganismos descomponedores
(hongos y bacterias).

23. 5) Nitrificación: Es la oxidación biológica del amonio (NH4+) al nitrato
(NO3–) 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, por lo cual son
autótrofos quimiosintéticos.
Nitritación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2–). Lo
realizan bacterias como las del género Nitrosomonas y
Nitrosococcus.
Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO 3–). Lo
realizan bacterias del género Nitrobacter.

24. 6) Desnitrificación:Es la reducción del ion nitrato (NO3–), presente en
el suelo o el agua, a nitrógeno atmosférico (N2).
Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, para obtener energía por
el proceso catabólico de respiración anaerobia.

27. El oxígeno es el elemento más abundante en masa en la
corteza terrestre y en los océanos y el segundo en la
atmósfera.
•En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se
encuentra formando parte de silicatos.
•En los océanos se encuentra formando por parte de la
molécula de agua (H2O).
•En la atmósfera se encuentra como oxígeno molecular
(O2), dióxido de carbono (CO2), y en menor proporción en
otras moléculas como monóxido de carbono (CO), ozono
(O3), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de nitrógeno
(NO) o dióxido de azufre (SO2).

28. •En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción
de energía y generándose dióxido de carbono.
•En la fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua,
dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.

29. Ciclos de nutrientes sedimentarios
Depósito principal: corteza terrestre (suelo, rocas,
sedimentos).
Los elementos son generalmente reciclados de
manera más lenta que en el ciclo gaseoso.
 Ciclos de nutrientes sedimentarios:
- ciclo del fósforo y
- ciclo del azufre.

31.  Fósforo:constituye moléculas orgánicas como los
ácidos nucleicos (ADN, ARN, ATP) y en fosfolípidos. Se
encuentra también en los huesos y los dientes de
animales.

32.  En la corteza terrestre el fósforo se encuentra junto con
el oxígeno formando fosfatos.
 Por meteorización y erosión de las rocas o por las
cenizas volcánicas, las moléculas de fosfato inorgánico
(PO4) quedan disponibles para ser absorbidas por las
raíces de las plantas.
 Los animales obtienen éste elemento a través del
alimento.
 El fósforo regresa a la corteza por excretas o por
organismos muertos, sobre los cuales actúan los
descomponedores volviendo a producir compuestos
fosfatos (H3PO4).

34. Los restos de las algas, peces y los esqueletos de los
animales marinos dan lugar a rocas fosfatadas en el
fondo del mar, que afloran por levantamiento geológico
de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un
proceso medido en miles de años.
El fósforo como abono es el recurso limitante de la
agricultura. Puede obtenerse de guano, restos de
animales marinos muertos o su extracción de
yacimientos terrestres.

36. Azufre: forma parte de moléculas biológicas como las
proteínas, al ser el componente de algunos aminoácidos
y los enlaces S - S son los responsables de la estructura
secundaria de proteínas.

37. Depósitos de azufre en la
naturaleza:
Su principal depósito son
sedimentos y rocas en forma de
minerales sulfatados,
principalmente el yeso (CaSO4) y
la pirita de hierro (FeS2).
También se encuentra en el
océano en forma de sulfato
inorgánico, y en la atmósfera en
forma de sulfuro de
hidrógeno(H2S) y dióxido de
azufre.

38. • Los organismos productores obtienen el azufre en
su forma de ion sulfato (SO4 -2).
• Los organismos que ingieren las plantas lo
incorporan a las moléculas de proteína, y de esta
forma pasa a los organismos del nivel trófico
superior.
• Al morir los organismos, microorganismos (bacterias
aeróbicas) descomponen el azufre derivado de sus
proteínas en sulfuro de hidrógeno (H2S), el cual se
oxida y se transforma en dióxido de azufre (SO2),
que se disuelve en el agua de lluvia y pasa a ion
sulfato.

39. El vulcanismo y procesos industriales humanos liberan
gran concentración de azufre a la atmósfera, el cual
reacciona con el agua y forma ácido sulfhídrico (H2S
acuoso), que al precipitarse provoca la lluvia ácida.