resumen del ciclo del carbono

1. EL CICLO DEL CARBONO

2. • Los MOs vivos o no influyen mucho en la biogeoquímica
terrestre (forman y descomponen materia orgánica del suelo).
• Son la mayor reserva terrestre de C orgánico y N del planeta.
• Los MOs del suelo influyen en el CO2 atmosférico y clima global,
• Ayudar a proporcionar servicios ecosistémicos:
Introducción
- Fertilidad del suelo.
- Secuestro de C.
- Productividad de las
plantas.
- La salud del suelo.

3. El CO2 atm es fijado por
plantas (o MOs autótrofos) y
agregado al suelo por:
1. Exudación de raíces de
compuestos de C simples que
acumulan polisacáridos
complejos de plantas.
2. A través del cual, el C se vuelve
biodisponible para la "fábrica"
metabólica microbiana.
3. Se respira a la atmósfera o
4. Entra a la reserva de C estable
(necromasa microbiana).
El equilibrio salida de C frente a la
persistencia es función:
✓ Composición de comunidad
vegetal aérea y raíces,
✓Variables ambientales y
✓Metafenoma).
Microorganismos y el ciclo del Carbono en el suelo

4. Introducción
El ciclo del carbono comprende la transferencia del CO2 y el C orgánico
entre la atmósfera (CO2) y la hidrosfera y litosfera (C orgánico e
inorgánico).
El proceso de
fijación del C atm se
produce por MOs
fotolitótrofos y
quimiolitótrofos.
El carbono fijado
(reducido) vuelve a
la atmosf. resultado
de la respiración
(oxidado).

5. • El microbioma del suelo (comunidad más diversa de la biosfera)
representa la 1/4 parte de la biodiversidad total del planeta.
• Decenas de millones de bacterias, arqueas, hongos, virus y
microeucariotas coexisten bajo tierra, (solo cientos de miles han
sido caracterizados en detalle).
Introducción
• 1g de suelo superficial
puede contener más de
109 bacterias y arqueas,
billones de virus y
decenas de miles de
protistas.

6. • Cuando el carbono se usa para el crecimiento microbiano
se incorpora a las células microbianas, almacenándose en
el suelo.
• Por el contrario si se usa para el metabolismo, se libera en
forma de CO2, que actúa en forma de gas invernadero.
Introducción

7. • Los impactos antropogénicos en el suelo pueden convertirlo en
sumidero o fuente neta de GEI.
• Como fuente, el suelo emite GEI a la atmósfera donde atrapan la
radiación térmica que aumenta el efecto invernadero contribuyendo
así al calentamiento global.
• GEI a base de C emitidos del suelo: CO2, CH4, N2O (oxido nitroso).
• Están interconectados e involucrados en las emisiones y el ciclo
ecosistémico (N-C, procesos aeróbicos-anaeróbicos).
Introducción

8. • El CO2 atmosférico antes de la era industrial fluctuó entre
180 y 290 ppm durante 2.1 millones de años.
• De forma acumulativa su aumento fue (en 1750 y 2011) fue
de 240 PgC.
• En 2014, el CO2 alcanzó más de 397 ppm, un 40% más alta
que antes de la industrialización.
• Esto se atribuye principalmente a la combustión de
combustibles fósiles y al cambio del uso de la tierra,
especialmente la deforestación (IPCC, 2014).
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

9. • En los suelos, la liberación de CO2 a la atmósfera se produce
cuando los residuos orgánicos o la MOS se oxidan.
• El flujo de CO2 liberado por la fauna y raíces subterráneas del
suelo a la atmósfera (respiración del suelo) es el segundo
mayor flujo de C terrestre.
• La respiración del suelo es variable y está controlada por
factores ambientales:
✓ Temperatura,
✓ Humedad,
✓ Contenido de nutrientes del suelo
✓ Concentración de oxígeno.
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

10. • La formación de metano (CH4) por bacterias metanógenas es una
desviación del ciclo llevada a cabo por arqueobacterias.
• El metano no es utilizable por otros organismos.
• La principal fuente
de CH4 atmosférico
es la biógena.
• Y dentro de ella, su
producción se da
durante la
fermentación en el
rumen de los
herbívoros.
METANO (CH4)

11. Transformaciones del C en humedales

12. • Suelos encharcados: humedales,
turberas y arrozales, emiten mas
metano (FAO y GTIS, 2015).
• En 1998, la emisión mundial de CH4
de humedales se estimaron en
0.15 Pg/año,
✓ 0.09 de humedales naturales y
✓ 0.05 de arrozales).
• Emisiones de CH4 de arrozales
aumentaron:
✓ 0.37 PgCO2 -eq/año en 1961
✓ 0.50 PgCO2 -eq/año en 2010.
METANO (CH4)

13. • El CH4 es 28 veces más potente que el CO2 (IPCC, 2007).
• El CH4 es liberado del suelo por metanogénesis
(descomposición anaeróbica de la materia orgánica).
• Metanógenos, fermentan acetato, y usan CO2 como aceptor
final de e- (metabolismo), liberando CH4 como subproducto.
METANO (CH4)
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O
CH3COOH → CH4 + CO2

14. • En condiciones aerobias, las metanotróficas del suelo crecen y
usan el CH4 como fuente de C (metanotrofía que oxida CH4).
• Como tal, los suelos forestales tienden a ser buenos depósitos
para el CH4 por su bajo nivel freático que permite que estas
bacterias crezcan.
• Por lo tanto, el nivel de la capa freática se considera la clave en
cuanto a si un suelo actúa como reserva o fuente de CH4 .
METANO (CH4)
• El N y la temperatura
también se consideran como
determinantes del potencial
de secuestro de C del suelo,
(regulan la cantidad de
emisiones de CH4) (Kane,
2015).
Methylocella silvestris

15. Relaciones tróficas
• El C fijado por los productores primarios (producción primaria bruta)
comienza a se consumida por los propios productores primarios y
mineralizado por ellos a CO2.
• Sólo una parte de la producción primaria (producción primaria neta)
sirve de alimento para consumidores y así se forman las cadenas
tróficas.

16. La mayor parte del C se pierde de forma en forma de CO2 por lo que conforme se
asciende en la cadena trófica la cantidad de biomasa es menor.
El balance entre el C fijado por fotosíntesis y el consumido durante la respiración da
lugar a una acumulación o reducción de la biomasa total del ecosistema.
Normalmente, entre el
85% y 90% de la energía
acumulada en forma de C
orgánico en un nivel
trófico es consumida por
respiración durante la
transferencia al siguiente
nivel.
Por esto, la cantidad de
biomasa en niveles
tróficos superiores es
cada vez menor.

17. • Se pueden establecer cadenas tróficas de materia viva (organismos
depredadores) y cadenas tróficas de materia muerta (detritus) en la que
la actividad de los MOs conduce a la mineralización (producción de
CO2) o la reinserción en el ciclo (formación de biomasa por los MOs
consumidores de detritus) biológico del material inutilizable.

18. Los microorganismos: principales responsables de la mineralización
de la materia orgánica de los detritus.
Los productos orgánicos tienen diferentes tasas de mineralización por MOs.
En la velocidad de
mineralización por
MOs tiene gran
influencia el pH,
temperatura,
humedad y grado de
aireación del suelo;
factores que influyen
también el los tipos
de poblaciones
microbianas que van
a desarrollar los
respectivos procesos.

19. Movilización e inmovilización microbiana del carbono
La actividad microbiana puede hacer el C inaccesible a consumidores por
transformaciones que lleven a la formación de humus (restos de material vegetal
difícilmente metabolizable) o a la producción de metano.
Así mismo, la conversión de formas de C no digestibles (celulosa, materia fecal) en
biomasa utilizable es resultado de la actividad microbiana.

21. FOTOSINTESIS
Proceso por el cual la energía luminosa es transformada en
energía química para la elaboración de moléculas
orgánicas. Su importancia es la siguiente:
▪Inicia la cadena alimenticia.
▪Oxigena el medio permitiendo la respiración de los seres
aerobios y la formación de ozono.
▪Disminuye el efecto invernadero al consumir CO2.
La fotosíntesis puede ser:
- Oxigénica (libera oxígeno): Ejemplo: plantas y algas.
- Anoxigénica (no libera oxígeno): Ejm: bacterias fotosintéticas.

22. Fases de la Fotosíntesis
Oxigénica:
Fase luminosa o Fotoquímica
Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

23. Fase Luminosa
• También se le llama Reacciones de Hill.
• Se da en la membrana de los tilacoides que es donde están los
pigmentos fotosintéticos (sustancias que absorben luz).
• Pigmentos de absorción de luz: clorofila (a y b), xantofila y caroteno.

24. » Fotosistemas: conj. de
moléculas de clorofila y
otros pigmentos
empaquetados en los
tilacoides. Que intervienen
en las reaccones luminosas
de la fotosíntesis.
» tipos de fotosistemas:
- Fotosistema I: P700.
- Fotosistema II: P680.
Proceso de absorción de luz en un pigmento fotosintético
▪ La energía se disipa en forma de calor.
▪ La energía se emite como una longitud de onda más larga (fluorescencia).
▪ La energía absorbida da lugar a una Rx química: fotosíntesis (cloroplasto).

25. Procesos de la fase luminosa
1.- Excitación fotoquímica de clorofila: absorción de energía por clorofila, excitación de un
e-, estos electrones se transfieren a moléculas aceptoras NADP
2.- Fotooxidación del agua: produce O2, ē y protones (H).
3.- Fotorreducción del NADP: el NADP acepta e- de la clorofila y protones del agua, por lo
que se reduce a NADPH.
4.- Fotofosforilación del ADP: participa en Rxs de transporte ē altamente exergónico para dar
ATP, puede ser: • Acíclica,
• Cíclica (alternativa, genera ATP cuando abunda NADPH)

27. Fotofosforilación acíclica: esquema Z de la fotosíntesis
Ferredoxin NADP
reductasa
H+
H+

28. La fijación del CO2 se produce en tres fases:
1. Carboxilativa: se fija el CO2 a una molécula de 5C.
2. Reductiva: PGA se reduce a PGAL utilizándose ATP y NADPH.
Procesos de la fase oscura: Ciclo de Calvin
3. Regenerativa/Sintética
: de cada seis
moléculas PGAL
formadas, 5 se utilizan
para regenerar la
Ribulosa 1,5BP y una
será empleada para
poder sintetizar
moléculas de glucosa
(vía de las hexosas),
ácidos grasos,
aminoácidos,…

32. Resumen de la fase oscura,
Los insumos necesarios para las reacciones Fotoindependientes son:
▪ 6 moléculas de CO2
▪ Fosfatos transferidos del ATP
▪ Electrones (en forma de hidrógenos) del NADPH
En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas,
siendo la más importante la RUBISCO (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa).
Citocromos: proteínas (enzimas) que contienen Fe y participan en un
sistema de transporte de electrones.

33. MODIFICACIONES DE LA FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA:
Plantas C4: Son
gramíneas de
crecimiento rápido
que realizan el ciclo
de Hatch- Slack en
células del mesófilo,
y el Ciclo de Calvin
en células de la vaina
vascular.

34. Plantas C.A.M. (Metabolismo Ácido de Crassuláceas): Son plantas adaptadas
para climas secos, por lo cual la incorporación del CO2 solo ocurre en la noche.

35. GRACIAS