El documento describe el ciclo del fósforo en ecosistemas acuáticos. El fósforo es un nutriente esencial pero escaso que limita el crecimiento de organismos. Se presenta en varias formas como fosfato inorgánico disuelto. Se recicla rápidamente en el agua a través de procesos como la incorporación biológica, precipitación en sedimentos, y liberación desde los sedimentos. La eutrofización ocurre cuando hay un exceso de fósforo que causa un aumento en la productiv

1. • Relevancia
• Características
• Fuentes
• Formas y concentraciones
• Procesos
• Perfiles
• Reciclaje
• Fósforo en sedimentos
• Ciclo
• Espiral de nutrientes
• Eutrofización
Ciclo del Fósforo
LIMNOLOGÍA BÁSICA 2012

2. DISUELTO GASES O2, CO2, N2
NO GASEOSO inorgánico:
iones
(sales)
orgánico: MOD (prod. descomp.
sust. húmicas)
PARTICULADO VIVO organismos PLANCTON
SESTON
DETRITICO orgánico: MOP TRIPTON
inorgánico:
sales pr.
DISUELTO GASES O2, CO2, N2
NO GASEOSO inorgánico:
iones
(sales)
orgánico: MOD (prod. descomp.
sust. húmicas)
PARTICULADO VIVO organismos PLANCTON
SESTON
DETRITICO orgánico: MOP TRIPTON
inorgánico:
sales pr.
DISUELTO GASES O2, CO2, N2
NO GASEOSO inorgánico:
iones
(sales)
orgánico: MOD (prod. descomp.
sust. húmicas)
PARTICULADO VIVO organismos PLANCTON
SESTON
DETRITICO orgánico: MOP TRIPTON
inorgánico:
sales pr.
CLASIFICACIÓN DE COMPUESTOS
PRESENTES EN EL AGUA

3.  Transformación de energía
en fotofosforilación durante
fotosíntesis
RELEVANCIA DEL FÓSFORO

4.  Ácidos nucleicos, ATP,
fosfolípidos
 Esencial para el crecimiento
puede almacenarse en
gránulos de polifosfato
RELEVANCIA DEL FÓSFORO
 Baja concentración ambiental
 Generalmente limita el crecimiento

5. Es el elemento más escaso
más escaso de la corteza terrestre de
los requeridos por los productores  limitante.
RELEVANCIA DEL FÓSFORO
C + N + P
C + N
Zona experimental de lagos (Canadá)
Después de enriquecimiento
Antes de enriquecimiento

6. Es el elemento más escaso
más escaso de la corteza terrestre de
los requeridos por los productores  limitante.
RELEVANCIA DEL FÓSFORO

7. Es el elemento más escaso
más escaso de la corteza terrestre de
los requeridos por los productores  limitante.
RELEVANCIA DEL FÓSFORO
106C:16N:1P
N lim
P lim

8.  Ciclo modificado por aporte
artificial de P.
 La única forma de P importante es el PO4
(ortofosfato); alta energía de formación (306 kcal mol-
1)  difícil su reducción.
 El PO4 se recicla rápidamente; ésteres lábiles.
 Alta tasa de renovación en el epilimnion.
 Fase importante en los sedimentos; escasa reserva
atmosférica.
CARACTERÍSTICAS DEL CICLO DE FÓSFORO

9. ORIGEN
ORIGEN NATURAL
NATURAL
a. Escaso en zonas cristalinas.
b. Más abundante en regiones sedimentarias ricas en materia orgánica.
FUENTES DE FÓSFORO
ORIGEN ARTIFICIAL
ORIGEN ARTIFICIAL
Efluentes domésticos e industriales
-Excreciones del metabolismo animal (humano). Un adulto excreta
normalmente entre 1.0 y 1.6 g de P por día (hasta 2 en zonas
tropicales).
-Detergentes. PT en aguas servidas varia entre 2.2 y 4 g P/cap.d. El
contenido de fósforo en detergentes varía 5 - 9 %.
Fertilizantes agrícolas. Depende de los usos del suelo y la geología.
Exportación de P mayor en bosques artificiales, pasturas y áreas
agrícolas (cuencas sedimentarias).
Precipitación seca (material particulado). No es una fuente importante
excepto en zonas industrializadas.

10. FUENTES DE FÓSFORO

11. BIOTA
(POP)
FÓSFORO
INORGÁNICO
DISUELTO
FÓSFORO
ORGÁNICO
DISUELTO
(POD)
DETRITUS
(POPdetr.)
Inorgánica
Orgánica
ATMÓSFERA
CUENCA
Aportes naturales y
humanos
Precipit. Seca; Lluvia
Disuelta Particulada
FORMAS Y CONCENTRACIONES DE FÓSFORO
SEDIMENTO
Retención
Liberación

12. PO4
BIOTA
(POP)
POD
DETRITUS
(POPdetr.)
Descomposición
Desc./Asim.
PT ... Fósforo inorgánico disuelto (5 %)
... Fósforo orgánico (95 %) (POD < 5%)
FORMAS Y CONCENTRACIONES DE FÓSFORO

13. PO4
Fosfato
Ortofosfato
P Reactivo Soluble
FORMAS Y CONCENTRACIONES DE FÓSFORO
Ortofosfato
PIP
POP
PTD
PT

14. CONCENTRACION PO
CONCENTRACION PO4
4
 El fósforo en solución depende de la restante composición
mineral del agua, principalmente de la concentración de
Calcio
Calcio.
PO4: 1-10 µg l-1 ; PT: 90-150
µg l-1)
 Valores PO4 mayores (> 30
µg l-1) son en general
consecuencia de aportes
humanos.
FORMAS Y CONCENTRACIONES DE FÓSFORO

15. PERFILES DE FÓSFORO

16. • Reciclaje de PO4 en el epilimnion.
• Incorporación (Biota) y liberación (MO) (POP 
PO4).
• Precipitación de PO4 al sedimento.
• Liberación de PO4 desde el sedimento.
PROCESOS QUE INTERVIENEN EN EL CICLO DEL FOSFORO
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO

17. RECICLADO
K1 =0.9 min-1
K2=0.022 min-1
K4=0.0017 min-1
K5=K2x70
K6=0
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Reciclaje en el epilimnion

18. Tiempo de renovación del PO4 en aguas dulces
Lago Minutos Fuente
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Reciclaje en el epilimnion

19. tiempo
biomasa
PO4
concentración
- Crecimiento acoplado
- No limitación
Crecimiento
Incorporación
tiempo
- Limitación, estrés o
estado deficiente
- No incorporación
- No crecimiento
tiempo
- Crecimiento
desacoplado a la
incorporación
1º 2º
µ?
µ: OK µ = 0
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Incorporación de fosfato (PO4)

20. PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Incorporación de fosfato (PO4)
Rigler (1956): incorporación de PO4
 método molibdato tiene un límite analítico
 marcó un lago completo con 32P y midió desaparición:
Zona experimental de lagos (Canadá)
Rigler (1956):
 Como PO4 es indetectable por métodos colorimétricos
 marcó un lago completo con 32P

21. PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Incorporación de fosfato (PO4)
Rigler (1956): incorporación de PO4
 método molibdato tiene un límite analítico
 marcó un lago completo con 32P (!!) y midió desaparición:
 incorporación de 32PO4 cesa a
[PO4] externo estacionario (nM)
[32PO4]
externo
tiempo

22. PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Incorporación de fosfato (PO4)
membrana
Como la reacción es reversible 
se alcanza un valor de equilibrio o
valor umbral: ≠0
Se + C CSe CSi C + Si

Organismos poseen parámetros adaptables
tendientes al óptimo. Modelo no competitivo
Modelo alternativo
Modelo clásico
VSmax
KS [Sustrato]
Velocidad
S
0
Incorporación de nutrientes y
crecimiento
• Cinética de Michaelis-Menten
• Medio externo variable –
propiedades cinéticas específicas
Cinética enzimática
de incorporación
Competencia por recursos

23. SEDIMENTO
SEDIMENTO
Sedimentación
directa de sales
minerales con P
(Ca)
Co-Precipitacion de
PO4 con Fe (Mn, Al)
Sedimentación de P
en detritus
orgánicos
Eh
oxidativo
Precipitación de PO4 al sedimento:
Hipolimnion oxigenado
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO

24. ADsorción y liberación de PO4 en sedimento:
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Condiciones
Aeróbicas
PO4
Flóculos (Fe3+(OH)3-PO4)
Fe3+(OH)3
Fe2+
PO4
H2S2-
SO4
Ferroso
Férrico
ADSORCIÓN
FeS
MICROCAPA OX.
Condiciones
Anaeróbicas
PO4 PO4
H2S2-
LIBERACIÓN DE CARGA INTERNA
~ 400 200 mV
Eh
BACT

25. ADsorción y liberación de PO4 en sedimento:
Hipolimnion anóxico
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO
Condiciones
Aeróbicas
PO4
Flóculos (Fe3+(OH)3-PO4)
Fe3+(OH)3
Fe2+
PO4
H2S2-
SO4
Ferroso
Férrico
ADSORCIÓN
FeS
MICROCAPA OX.
Condiciones
Anaeróbicas
PO4 PO4
H2S2-
LIBERACIÓN DE CARGA INTERNA
~ 400 200 mV
Eh
BACT

26. Mortimer, C. 1971. Limnol. Oceanogr. 16:387
ADsorción y liberación de PO4 en sedimento
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO

27. ADsorción y liberación de PO4 en sedimento
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO

28. MOBILIZACION BIOLÓGICA DE P DESDE SEDIMENTOS
OXIDACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
OXIDACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
(bacterias anaerobicas facultativas Fe-reductoras
Pseudomonas, Bacterium, Chromobacterium)
CH2O106(HN3)16(PO4) + 212Fe2O3 + 848H  424Fe2 + 106CO2 + 16NH3 + H3PO4 + 530H2O
FOTOSÍNTESIS POR ALGAS DEL SEDIMENTO
FOTOSÍNTESIS POR ALGAS DEL SEDIMENTO
(aumento de pH  PO4 unido a FeOOH sustituido por OH-)
METABOLISMO BACTERIANO
METABOLISMO BACTERIANO
(liberación de formas coloidales de P  PO4 y reducen liberación por aumento de
Eh por uso de NO3 y SO4)
BIOTURBACIÓN
BIOTURBACIÓN
(macroinvertebrados: aumentan P por metabolismo y disminuye por entrada de
O2)
TURBULENCIA POR GASES DEL METABOLISMO
TURBULENCIA POR GASES DEL METABOLISMO
(burbujas de CO2, CH4)
PROCESOS - CICLO DE FÓSFORO

29. CICLO DEL FÓSFORO

30. Intercambio superficial
COLUMNA
DE
AGUA
SEDIMENTO
TRASPORTE
SOLUTO
SOLUTO
STS + MICROORG.
TRASPORTE
TRASPORTE
Adsorción
Incorporación Microbiana
Precipitación
Formación de complejos
Liberación
Lixiviado
Mineralización
Solubilización
Herbivoría
INTERCAMBIO C/SUPERFICIES
Incorporación
Adsorción
Adsorción +
Incorporación
Filtración
Excreción
Exudación
Resuspensión
Deposición
Resuspensión
Deposición
PLANTAS
DETRITUS +
MICROORG.
PARTÍCULAS
ABIÓTICAS
CONSUMIDORES
H
2
O
INSTERSTICIAL
Consumo
Wetzel(2000)
ESPIRAL DE NUTRIENTES EN RÍOS

31. A
B
C
D
retención actividad
biológica
efecto en el reciclado de nutrientes
tasa de reciclado distancia del espiral
respuesta estabilidad
ecosistema
alta alta conserv. alta
alta baja alta
baja alta Interm.
conserv.
baja
baja baja export. baja
lento largo
rápido largo
lento corto
rápido corto
Wetzel 2000
PROCESAMIENTO DEL ECOSISTEMA A LO LARGO DEL CONTINUO 
ESPIRAL DE NUTRIENTES EN RÍOS

32. EUTROFIZACIÓN
Oligotrófico-Eutrófico: Weber
1907/Naumann 1919
DEFINICIÓN:
“Adición natural o artificial de nutrientes
a un cuerpo de agua”
Proceso Natural: envejecimiento de los
ecosistemas acuáticos: trasformación en
sistema terrestre.
Eutrofización cultural: aporte artificial
de nutrientes a un cuerpo de agua que
produce un aumento de la productividad
del sistema.
- aumento de carga orgánica
- modificación físico-química
- pérdida de calidad de agua
- pérdida de diversidad
- aceleración del proceso natural
- forma de contaminación
- retroalimentación

33. EUTROFIZACIÓN

34. EUTROFIZACIÓN
DETECCIÓN

35. Producción
primaria
relativa
limitación por
nutrientes
bajo alto
gradiente de carga de nutrientes en un lago somero
macrófitas
emergentes
algas
epifíticas
fitoplancton
macrófitas
sumergidas
limitación
por luz
Modificado de Wetzel (1999)
EUTROFIZACIÓN
CONSECUENCIAS
Lagos someros

36. Fitoplancton Macrófitas
carga de nutrientes 
Scheffer & Jeppesen (1998)
Lagos profundos
EUTROFIZACIÓN
CONSECUENCIAS

37. Condiciones
Aeróbicas
PO4
Flóculos (Fe3+(OH)3-PO4)
Fe3+(OH)3
Fe2+
PO4
H2S2-
SO4
Ferroso
Férrico
ADSORCIÓN
FeS
MICROCAPA OX.
PO
PO4
4
H
H2
2S
S2
2-
-
BACT
~ 400 200 mV
Eh
N2
NH
NH4
4
NO3
NO2
cianobacterias
cianobacterias
O2
Condiciones
Condiciones
Anaeróbicas
Anaeróbicas
Luz
Luz
Eutrófico - Hipereutrófico
Oligo - Mesotrófico
EUTROFIZACIÓN
BACT
BACT
PO4
LIBERACIÓN DE CARGA INTERNA
sedimento
hipolimnion
epilim

38. PROCESO
EUTROFIZACIÓN

39. CONCEPTO DE ECOSISTEMA “FORZADO” (Margalef 1983)
•Sistema que no es gobernado solamente por agentes
internos al sistema.
•Sistema que ha sido abierto desde el exterior, y cuya
sucesión natural se ha interrumpido.
•El sistema modifica su funcionamiento de manera de
minimizar las consecuencias de la tensión (Principio de
Le Chatelier/Braun).
•La respuesta incluye:
- aceleración de ciertos procesos.
- segregación de materiales hacia las fronteras.
•El sistema no puede explotar en exceso de producción y
queda en una etapa anterior de la sucesión o colapsa.
•Evolución: retorno a situación previa ó acoplamiento
con el agente forzante.
EUTROFIZACIÓN

40. CONCEPTO DE ECOSISTEMA “FORZADO” (Margalef 1983)
EUTROFIZACIÓN

41. CONCEPTO DE ECOSISTEMA “FORZADO” (Margalef 1983)
EUTROFIZACIÓN

42. OLIGOTROFIZACIÓN

43. Índice de Carlson
ÍNDICES DE ESTADO: LAGOS TEMPLADOS
EUTROFIZACIÓN
µg L-1
µg L-1

44. 94, 95, 98 96, 97
R, Z, P
C
S
99
10
MESOTRÓFICO
HIPERTRÓFICO
EUTRÓFICO
OLIGOTRÓFICO
ULTRA
OLIGOTRÓFICO
1.0
0.5
0
1
D
i
s
t
r
i
b
u
c
i
ó
n
d
e
p
r
o
b
a
b
i
l
i
d
a
d
P
R
O
B
A
B
I
L
I
D
A
D
FÓSFORO TOTAL (µg l-1)
Embalse Rincón
del Bonete
Salas & Martino 1991
ÍNDICES DE ESTADO: LAGOS SUBTROPICALES
EUTROFIZACIÓN

45. Característica CARBONO NITROGENO FOSFORO
Contribución a la
biomasa
106
(cadenas
carbonatadas)
16
(grupos amino)
1
(ATP; membranas)
Limitante PP Raro Común Muy común
Fuentes externas
principales
Cuenca; Humana
Atmósfera; cuenca;
humana
Cuenca; Humana
Influencia de la
actividad humana
Alta Alta Muy alta
Reserva principal
Atmósfera
Sedimento
Atmósfera
Sedimento
Sedimento
Formas asimilables CO2; HCO3 N2; NH4; NO3 PO4
Formas liberadas CO2 NH4 PO4
Relación
particulado:disuelto
1:10 1:10 20:1
Procesos biológicos
asociados
Fotosíntesis;
Asimilación
Fijación atmosférica
Nitrificación
Desnitrificación
Alto reciclaje en
epilimnion
Procesos abióticos
asociados
Cambios de pH
Resuspensión
Sistemas carbónico
carbonatos
Resuspensión
Anoxia
Precipitación con Fe
Resuspensión
Carga interna
Anoxia
COMPARACIÓN DE CICLOS

46. Resumen
Resumen.
•Generalidades del ciclo biogeoquímico del fósforo.
•Principales reservas y formas de aporte.
•Forma inorgánica y asimilable del fósforo.
•Perfiles de las diversas formas.
•Procesos que explican el ciclo.
•Reciclaje epilimnético, precipitación y liberación desde
sedimentos.
•Fósforo orgánico.
•Ciclo global.

47. Práctico Lago
Jover
1er turno:
8:00 hs en
Facultad
2do turno:
10:00 hs en
Cno Carrasco y
Av Calcagno
Llevar:
-Botas lluvia
- Campera
impermeable
-Planilla