Este documento presenta los contenidos de la unidad II del programa de la Licenciatura en Ciencias Ambientales sobre ecosistemas y ciclos biogeoquímicos. Explica los ciclos del agua, carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y sus procesos biológicos. También describe cómo la actividad humana altera estos ciclos y las consecuencias ambientales como el calentamiento global y la acidificación.

1. Programa de la Licenciatura en
Ciencias Ambientales
Universidad Nacional Experimental
Francisco de Miranda
UNEFM
Ecología I
Unidad Curricular
Contenido Programático
Unidad II. Ecosistema y Ciclos Biogeoquímicos
Ecosistema * Circulación de nutrientes: Ciclos Biogeoquímicos:
* Ciclo del agua (H2O)
* Ciclo del Carbono (C)
* Ciclo del Nitrógeno (N)
* Ciclo del Fósforo (P)
* Ciclo del Azufre (S)
* Consecuencias Ecológicas de los Ciclos Biogeoquímicos
* Influencia de la actividad humana en los Ciclos Biogeoquímicos

2. Ley de la
conservación
de la materia
La materia puede
cambiar de un estado
físico o químico a otro,
pero no puede ser
destruida ni creada
Energía Solar
Litósfera
Biósfera
Calor Calor
Los compartimentos de los elementos químicos
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

3. Ciclos Biogeoquímicos
Son movimientos cíclicos de
los elementos químicos que
forman parte de los
organismos biológicos y del
ambiente geológico.
Permiten el reciclaje de los
elementos químicos desde
los seres vivos al suelo, al
agua y a la atmósfera,
permitiendo que la vida se
vuelva a aprovechar
nuevamente de ellos.
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

4. Ciclo Hidrológico
La molécula de agua (H2O) circula por los diferentes
compartimentos de la Tierra (Atmósfera, Litósfera, Biósfera e
Hidrósfera) por medio de diferentes procesos
Escorrentía
Infiltración
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

5. Actividades Humanas que alteran el Ciclo Hidrológico
Extracción de agua
Contaminación
Deforestación
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

6. ¿Cuáles son los procesos implicados en el Ciclo Hidrológico?
Defina cada uno ellos
Preguntas para responder
¿En cuáles compartimentos del planeta se encuentra la
molécula de agua?
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

7. Ciclo del Carbono
Principales Reservorios de
Carbono en los
Ecosistemas Terrestres y
Acuáticos
Atmósfera
Suelo
Fósiles
Profundidades del Océano
Sedimentos reactivos
Superficie del Océano
Biomasa de las plantas
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos
El átomo de carbono(C) circula por los diferentes compartimentos de la Tierra (Atmósfera,
Litósfera, Biósfera e Hidrósfera) por medio de diferentes procesos

8. Ciclo del Carbono
Atmósfera
Contiene alrededor de 0,04 % de Carbono,
en forma de moléculas de CO2
Fijación
Durante la fotosíntesis los
productores primarios
(autótrofos), absorben
CO2, y producen
sustancias orgánicas que
contienen carbono
Respiración
Cuando los animales, plantas, bacterias y
hongos respiran producen CO2 que es
liberado nuevamente a la atmósfera
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

9. Principales causas del incremento de CO2 en
la atmósfera
Quema de Combustibles Fósiles Quema de Biomasa
Actividades Humanas que alteran el Ciclo del Carbono
Deforestación
Al deforestar los bosques, se reduce la
capacidad de los Ecosistemas Terrestres
de absorber CO2. La tasa de deforestación
es alrededor de 154.000 km2 al año.
La Quema de biomasa, libera gran
cantidad de CO2 a la atmósfera.
Alrededor de se
liberan al año por ésta acción.
Actualmente se desprenden alrededor
de por la quema de
combustibles fósiles.
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

10. Consecuencias ambientales de la alteración del Ciclo del Carbono
Se relaciona el aumento del CO2
atmosférico con el aumento de la
temperatura global que se ha registrado
en la últimas décadas. Por considerarlo
el principal gas causante del efecto
invernadero
El CO2 aumenta la capacidad de la
atmósfera de retener calor, por lo que ha
sido llamado «gas del efecto
invernadero».
CO2: gas causante del efecto invernadero
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

11. ¿Cuáles son los Procesos Biológicos Básicos en el Ciclo del
Carbono? Defina cada uno de ellos
Preguntas para responder
¿Cuáles son los Principales Reservorios de Carbono en los
Ecosistemas Terrestres y Acuáticos?
¿Cuáles son las tasas de renovación o de recambio de los
átomos de carbono?
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

12. Ciclo del Nitrógeno
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos
El átomo de Nitrógeno (N)
circula por los diferentes
compartimentos de la
Tierra (Atmósfera,
Litósfera, Biósfera e
Hidrósfera) asociado a
otros elementos químicos
formando diferentes
moléculas (NH3, NO3)

13. Bacterias que viven libres en
el suelo
Azotobacter
(aeróbicas)
Rhizobium
Las bacterias fijan el nitrógeno atmosférico (N2)
Clostridium
(aneróbicas)
Bacterias que forman simbiosis con las
raíces de las plantas de leguminosas,
formando nódulos.
Bacterias que viven en
el agua
Anabaena, Nostoc
El 78% de la atmósfera es Nitrógeno, y se encuentra en forma de N2
Fijación
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

14. Nitrificación
Algunas bacterias oxidan el el amoníaco
(NH3) o amonio (NH4
+) hasta nitrito (NO2
-)
Nitrosomonas
El nitrito es tóxico para la plantas, por lo
que es raro que se acumule. Otra bacteria
oxida el nitrito a nitrato (NO3
-)
2 NH3 + 3O2 → NO2
- + 2H+ + 2H2O
2NO2
- + O2 → 2NO3
-
Nitrrobacter
Las plantas usan
nitrógeno en forma
de Nitrato (NO3) y
producen proteínas
que los animales
convierten en
proteína animal
Nitrato (NO3)
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

15. Amonificación
Los microorganismos como bacterias y hongos utilizan la materia orgánica muerta para
construir sus propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco (NH3) o
el Ion amonio (NH4
+).
Hongos Bacterias
NO2 → NH3 ó NH4
+
nitrato amoníaco amonio
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

16. Desnitrificación
Las bacterias desnitrificadoras (Pseudomonas, Thiobacillus, Bacillus) en ausencia de oxigeno,
degradan nitrato y de ésta manera, liberan nitrógeno a la atmósfera y utilizan el oxigeno para
su propia respiración
Pseudomonas, Thiobacillus Bacillus
2NO3
- → NO → N2O → N2 ↑ + 3O2
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

17. Principales causas del incremento de NOx, N2
y N2O en la atmósfera
Quema de Combustibles
Fósiles
Alrededor de 20x1012 g/año de
NOx son emitidos a la atmósfera
por la industria
Quema de Biomasa
Actividades Humanas que alteran el Ciclo del Nitrógeno
Incendios, Limpieza de terrenos. El
nitrógeno contenido en la biomasa se
volatiliza en forma de NH3, NOx y N2
Cambios en el uso de la tierra
La conversión de bosques
tropicales a tierras de cultivo da
lugar a una mayor emisión de N2O
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

18. Contaminación de los ríos,
lagos y mares
El exceso de fertilizantes de las
tierras de cultivo son transportadas a
los ecosistemas naturales
adyacentes en los que se deposita
produciendo eutrofización
Perdida de Ozono
Estratosférico
Consecuencias Ambientales de la alteración del Ciclo del Nitrógeno
Lluvias Acidas
Emisión de N2O en las tierras
cultivadas
Calentamiento Global
El N2O es uno de los gases
causantes del
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

19. Ciclo del Fósforo
El fósforo presente en la corteza
terrestre y en las rocas marinas, se
descompone y libera fosfatos
El fosfato es absorbido por las plantas y
de estas pasa a los animales
Parte de los fosfatos son arrastrados
por las aguas al mar, en el cual lo
toman las algas, peces y aves marinas
El átomo de fósforo (P) circula por la Litósfera, Biósfera e Hidrósfera a través de diferentes procesos
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

20. Explotación de los
yacimientos de rocas
fosfatadas
Las rocas fosfatadas son
convertidas en fertilizantes y
otros productos
Explotación de depósitos
de guano
Actividades Humanas que alteran el Ciclo del Fósforo
El Guano es utilizado como
fuente de fósforo
Extracción de animales
marinos
Mariscos el para consumo
humano
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

21. Contaminación de los cuerpos de agua
Ríos Eutrofizados
Consecuencias Ambientales de la alteración del Ciclo del Fósforo
Lagos Eutrofizados
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

22. Ciclo del Azufre
El átomo de Azufre (Z)
circula por los
diferentes
compartimentos de la
Tierra (Atmósfera,
Litósfera, Biósfera e
Hidrósfera) asociado
a otros elementos
químicos formando
diferentes moléculas
(H2S, SO4
=)
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

23. Quema de Combustibles Fósiles
Las Industrias Petroleras emiten SO2
por la quema de combustibles fósiles
Explotación de los yacimientos de
carbón mineral
El Azufre se libera de los
yacimientos de carbón mineral
Actividades Humanas que alteran el Ciclo del Azufre
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

24. El SO2 emitido hacia la atmósfera reacciona con el
vapor de agua y se forma ácido sulfúrico (H2SO4),
el cual precipita como lluvia ácida, causando
daños a los ecosistemas
Consecuencias Ambientales de la alteración del Ciclo del Azufre
Acidificación de los cuerpos de agua
Lluvias ácidas
En la explotación de los yacimientos de carbón
mineral se libera pirita (FeS2) y al combinarse con
agua forma ácido sulfúrico, lo que produce
acidificación de los cuerpos de agua
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

25. ¿Cómo se relacionan los Ciclos Biogeoquímicos con el
Calentamiento Global?
Preguntas para responder
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos

26. ¿Qué hemos aprendido?
 Los procesos biológicos implicados en el ciclo del nitrógeno son; fijación,
nitrificación, amonificación, asimilación, y ……………
La explotación de los yacimientos de carbón mineral puede producir
alteraciones en el ambiente tales como:………….
El término Ciclo Biogeoquímico se refiere a:…………..
Los Ciclos Biogeoquímicos son importantes en los ecosistemas debido a
que:……………………….
El CO2 es reconocido como uno de los gases que intervienen en el………
El principal reservorio de carbono se encuentra en:…………………………
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual el carbono atmosférico es
convertido en:………………………………….
Unidad II
Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos