Ciclo Del Carbono, Nitrogeno, Fosforo

7/23/2019 Ciclo Del Carbono, Nitrogeno, Fosforo

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Ciclo del Carbono



• El carbono es elemento básico en la formación de lasmoléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos

nucleicos, pues todas las moléculas orgánicas estánformadas por cadenas de carbonos enlazados entre sí.La resera fundamental de carbono, en moléculas deC!" #ue los seres ios puedan asimilar, es laatmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósferaen una concentración de más del $,$%& y cada a'o

apro(imadamente un )& de estas reseras de C!", seconsumen en los procesos de fotosíntesis, es decir #uetodo el anhídrido carbónico se renuea en la atmósferacada "$ a'os.

• La uelta de C!" a la atmósfera se hace cuando en larespiración los seres ios o(idan los alimentos

produciendo C!". En el con*unto de la biosfera la mayorparte de la respiración la hacen las raíces de las plantasy los organismos del suelo y no, como podría parecer,los animales más isibles.



• Los seres ios acuáticos toman el C!" del agua. La solubilidad deeste gas en el agua es muy superior a la de otros gases, como el!" o el +", por#ue reacciona con el agua formando ácido

carbónico. En los ecosistemas marinos algunos organismosconierten parte del C!" #ue toman en CaC!% #ue necesitan paraformar sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso delos arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus caparazonesse depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas enel #ue el C #ueda retirado del ciclo durante miles y millones dea'os. Este C olerá lentamente al ciclo cuando se an disoliendo

las rocas.• El petróleo , carbón y la materia orgánica acumulados en el sueloson resultado de épocas en las #ue se ha deuelto menos C!" a laatmósfera del #ue se tomaba. sí apareció el !" en la atmósfera. -ihoy consumiéramos todos los combustibles fósiles almacenados, el!" desaparecería de la atmósfera. Como eremos el ritmocreciente al #ue estamos deoliendo C!" a la atmósfera, por la

actiidad humana, es motio de preocupación respecto al niel deefecto inernadero #ue puede estar proocando, con el cambioclimático consiguiente.



Ciclo del nitrógeno



• El nitrógeno es un elemento esencialpara el desarrollo de la ida en la tierra .orma parte de los aminoácidos, #ueconstituyen las proteínas de otroscompuestos orgánicos.

• El nitrógeno molecular +" es uno de loselementos mas abundantes de la tierra ,constituyendo cerca del /0& de los gases#ue componen la atmósfera . -i embargo,la mayoría de los organismos no puedenutilizar el nitrógeno presente en el suelo ,el cual debe preiamente fi*arse.



• La fi*ación biológica del nitrógeno la

realiza un grupo de bacterias #ue ienlibres en el suelo o asociada en las raícesde las planta. además , los relámpagosfi*an también una pe#ue'a cantidad denitrógeno, la combinación con otroselementos , el nitrógeno da origen acompuestos diferentes para así utilizarlos

los organismo del ecosistema.



• +itrógeno atmosférico amoniaco amonio

+" +1% +12

+!"

+!%



Etapas del ciclo del nitrogeno

• monificación3 algunas bacterias utilizan elnitrógeno de los desechos de animales y plantas parafabricar sus proteínas liberando nitrógeno al suelo #ue

no utilizaron en forma de amoniaco o amonio.• +itrificación 3 El suelo , otro grupo de bacteriastransforma el amoniaco y el amonio en nitrito 4+!"5 yluego es transformado en 4+!%5 nitrato.

• similación 3 los egetales absorben el nitrato delsuelo y lo utilizan para fabricar proteínas , las #uepasan a los animales a traes de la cadena alimentaría.



• 6esnitrificación3 parte de nitrato presente en elsuelo se pierde en el proceso de desnitrificación, atraés del cual algunas bacterias transforman el nitrato

en nitrato gaseoso y lo liberan a la atmósfera



Ciclo del +itrógeno



• El +itrógeno 4+5, el ladrillo #ue construye la ida, es uncomponente esencial del 6+, del 7+, y de las

8roteínas . 9odos los organismos re#uieren nitrógenopara iir y crecer. pesar #ue la mayoría del aire #uerespiramos es +", la mayoría del nitrógeno en laatmósfera no está al alcance para el uso de losorganismos. La razón reside en #ue debido al fuerte

enlace triple entre los átomos + en las moléculas de+", el nitrógeno es relatiamente inerte . En realidad,para #ue las plantas y los animales puedan usarnitrógeno, el gas +" tiene primero #ue ser conertido auna forma #uímica disponible como el amonio 4+12:5,el nitrato 4+!%;5, o el nitrógeno orgánico 4e.g. urea ;

4+1%5"C!5. La naturaleza inerte del +" significa #ue elnitrógeno biológico disponible es, a menudo, escaso enlos ecosistemas naturales. Esto limita el crecimiento delas plantas y la acumulación de biomasa.



• El +itrógeno es un elemento increíblemente ersátil #uee(iste en forma inorgánica y orgánica, a la ez #ue enmuchos y diferentes estados de o(idación. Elmoimiento del nitrógeno entre la atmósfera, la biosfera

y la geosfera en sus diferentes formas está descrito enel ciclo del nitrógeno 4igura <5. =ste es uno de losciclos biogeo#uímicos más importantes. l igual #ue elciclo carbónico, el ciclo del nitrógeno consiste en ariosbancos o bolsas de almacenamiento de nitrógeno y de

procesos por los cuales las bolsas intercambiannitrógeno 4flechas5.



• Los procesos principales #ue componen el ciclo delnitrógeno #ue pasa por la biosfera , la atmósfera y lageosfera son cinco3 la fi*ación del nitrógeno, la toma de

nitrógeno 4crecimiento de organismos5, la mineralizacióndel nitrógeno 4desintegracion5, la nitrificación y ladesnitrificacion. Los microorganismos, particularmentelas bacterias, *uegan un importante papel en todos lasprincipales transformaciones del nitrógeno. Como

procesos de mediación microbiales, estastransformaciones de nitrógeno ocurren generalmentemás rápido #ue los procesos geológicos, tales como losmoimientos de placas #ue es un proceso puramentefísico #ue hace parte del ciclo carbónico. En el caso delos procesos de mediación microbianas, la elocidad see afectada por factores ambientales como latemperatura, la humedad y la disponibilidad de recursos#ue influyen la actiidad microbiana



• La Fijación del Nitrógeno

• +" +12: La fi*ación del nitrógeno es un proceso en

el cual el +" se conierte en amonio. =ste es esencialpor#ue es la >nica manera en la #ue los organismospuede obtener nitrógeno directamente de la atmósfera.

lgunas bacterias, por e*emplo las del generoRhizobium, son los >nicos organismos #ue fi*an elnitrógeno a traés de procesos metabólicos. Esta

simbiosis de manera bien conocida, en la familia de laslegumbres 4por e*emplo, frí*oles, arbe*as y tréboles5. Enesta relación, la bacteria #ue fi*a el nitrógeno habita losnódulos de las raíces de las legumbres y recibencarbohidratos y un ambiente faorable de su plantaanfitriona a cambio de parte del nitrógeno #ue ellasfi*an. 9ambién hay bacterias #ue fi*an el nitrógeno #uee(iste, sin plantas anfitrionas. =stas son conocidascomo fi*adores de nitrógeno libre sin límites. Enambientes acuáticos, las algas azules erdosas 4enrealidad una bacteria llamada cianobacteria5 es unaimportante fi*adora de nitrógeno libre sin límites.



• demás del nitrógeno #ue fi*a la bacteria, eentos dealta energía natural, tales como los relámpagos, fuegosforestales, y hasta flu*os de laa, pueden causar lafi*ación de pe#ue'as, pero significatias cantidades denitrógeno.

• La alta energía de estos fenómenos naturales puederomper los enlaces triples de las moléculas de +",haciendo alcanzables átomos indiiduales de + para latransformación #uímica.

• En el curso del >ltimo siglo, los humanos se hanconertido en fuentes fi*as de nitrógeno, tan importantescomo todas las fuentes naturales de nitrógenocombinadas3 #uemando combustible de fósiles, usandofertilizantes nitrogenados sintéticos y cultiandolegumbres #ue fi*an nitrógeno . traés de estasactiidades, los humanos han duplicado la cantidad denitrógeno fi*ada #ue se dispersa en la biosfera cada a'oEn seguida se discute las consecuencias de esteproceso.



La toma del Nitrógeno

• +12: + !rgánico El amonio producido por el

nitrógeno #ue fi*a la bacteria es usualmente incorporadorápidamente en la proteína y otros compuestos denitrógeno orgánico, ya sea por la planta anfitriona, por lamisma bacteria, o por otro organismo del suelo. Cuando

los organismos más cercanos a lo alto de la cadenaalimenticia 4como nosotros?5 comen, usan el nitrógeno#ue ha sido inicialmente fi*ado por el nitrógeno #ue fi*a labacteria.



La Mineralización del Nitrógeno

• El + !rgánico +12: 6espués de #ue el nitrógeno seincorpora en la materia orgánica, frecuentemente seuele a conertir en nitrógeno inorgánico a traés de unproceso llamado mineralización del nitrógeno, también

conocido como desintegración. Cuando los organismosmueren, las materias de descomposición 4como labacteria y los hongos5 consumen la materia orgánica yllean al proceso de descomposición. 6urante esteproceso, una cantidad significatia del nitrógeno

contenido dentro del organismo muerto se conierte enamonio. @na ez #ue el nitrógeno está en forma deamonio, está también disponible para ser usado por lasplantas o para transformaciones posteriores en nitrato4+!%;5 a traés del proceso llamado nitrificación



Nitrificación

• +12: +!%; parte del amonio producido por la descomposición seconierte en nitrato a traés de un proceso llamado nitrificación. Las

bacterias #ue llean a cabo esta reacción obtienen energia de símisma. La nitrificación re#uiere la presencia del o(ígeno. 8orconsiguiente, la nitrificación puede suceder sólamente enambientes ricos de o(ígeno, como las aguas #ue circulan o #uefluyen y las capas de la superficie de los suelos y sedimentos. Elproceso de nitrificación tiene algunas importantes consecuencias.Los iones de amonio tienen carga positia y por consiguiente sepegan a partículas y materias orgánicas del suelo #ue tienen carganegatia. La carga positia preiene #ue el nitrógeno de amoniosea barrido 4o li(iiado5 del suelo por las lluias. 8or otro lado, el iónde nitrato con carga negatia no se mantiene en las partículas delsuelo y puede ser barrido del perfil de suelo. Esto llea a unadisminución de la fertilidad del suelo y a un enri#uecimiento de

nitrato de las aguas corrientes de la superficie y del subsuelo.

L D it ifi ió



La Denitrificación• +!%; +": +"! traés de la desnitrificacion, las formas o(idadas

de nitrógeno como el nitrato y el nitrito 4+!";5 se conierten endinitrógeno 4+"5 y, en menor medida, en gas ó(ido nitroso. Ladenitrificación es un proceso anaeróbico lleado a cabo por labacteria #ue denitrifica, #ue conierte el nitrato en dinitrógeno en lasiguiente secuencia3+!%; +!"; +! +"! +".El ó(ido nítrico y el ó(ido nitroso son gases importantes para elambiente. El ó(ido nítrico 4+!5 contribuye a formar smog, y el ó(ido

nitroso 4+"!5 es un gas de inernadero importante, por lo #uecontribuye a los cambios globales climatológicos.• @na ez #ue se coniete en dinitrógeno, el nitrógeno tiene pocas

posibilidades de reconertirse en una forma biológica disponible, ya#ue es un gas y se pierde rapidamente en la atmósfera. Ladenitrificación es la >nica trasformación del nitrógeno #ue remuee

el nitrógeno del ecosistema 4#ue es esencialmente irreersible5, yapro(imadamente balancea la cantidad de nitrógeno fi*ado por losfi*adores de nitrógeno descritos con anterioridad.

http://www.visionlearning.com/library/pop_glossary_term.php?oid=2189&l=s






Ciclo de fósforo



• El fósforo participa actiamente en las relacionesenergéticas #ue ocurren al interior de los organismos,forma parte de los fosfolípidos de las membranascelulares e integra las materias primas de huesos ydientes de los seres ios.

• La principal resera de este elemento esta en la corteza

terrestre 8or medio de los procesos de meteorización delas rocas o por la e(pulsión de cenizas olcánicas selibera, pudiendo ser utilizado por las plantas. Confacilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar,donde una porción importante se sedimenta en el fondo

y forma rocas. 9odas ellas tardarán millones de a'os enoler a emerger y liberar, paulatinamente, sales defósforo.



• El fósforo interiene en la composición del 98, ácidos nucleicos yfosfolipidos. 6urante el ciclo del fósforo se produce lamineralización del fósforo, se solubilizan las formas insolubles asícomo la asimilación de los fosfatos inorgánicos.

• Auchos de los fosfatos de la corteza terrestre son insolubles enagua lo #ue hace #ue su disponibilidad no sea la más óptima. Losfosfatos solubles pasan de la tierra al mar por los fenómenos deli(iiación #ue sufre el suelo, este proceso se produce en ladirección de la tierra al mar y no al reés 4porcenta*e mínimo5. -e

hace necesario #ue el fósforo #ue se encuentra insoluble pase asoluble.

• Mineralización. Los seres ios tienen fósforo inorgánico. Elproceso de mineralización se encuentra en relación con ladegradación de la materia orgánica por los microorganismos. Lassituaciones #ue faorecen esta degradación3 un sustrato carbonadodegradable y la presencia de nitrógeno.



• Solubilización: El fósforo se encuentra encontinuo moimiento desde su forma soluble adeposito de fósforo. Auchas bacteriasautótrofas se encargan de llear a cabo lasolubilización. Las mismas bacterias #ueinterienen en el paso de ion amonio a ácido

nítrico y el paso de azufre reducido a ácidosulf>rico interienen también en la solubilidaddel fósforo.

• Inmovilización3 El fósforo inorgánico se

transforma en fósforo orgánico a traés dediferentes seres ios 4en el agua las algasllean a cabo se absorción, en el suelo lasbacterias se encargan de su fi*ación5



• El fósforo 4825 es un elemento esencial para los seres ios, y losprocesos de la fotosíntesis de las plantas, como otros procesos#uímicos de los seres ios, no se pueden realizar sin ciertoscompuestos en base a fósforo. -in la interención deB fósforo no esposible #ue un ser io pueda sobreiir.

El ciclo del fósforo se reduce a los siguientes procesos3

· El fósforo se encuentra en la naturaleza en forma de compuestosde calcio 4apatita5, fierro, manganeso y aluminio conocidos comofosfatos, #ue son poco solubles en el agua. En los buenos suelosagrícolas el fósforo está disponible en forma de iones de fosfato 48"!)5.

· Las plantas absorben los iones de fosfato y los integran a suestructura en diersos compuestos. -in fósforo las plantas nologran desarrollarse adecuadamente

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