This one file that i have used to explain a group of geology about the change in the atmosphere of planet earth

1. Impacto de sistemas biológicos en el planeta
(Retomando los trabajos de Falkowski PG)
Asomándonos a una integración a la
biogeoquímica

2. Paul G. Falkowski
● Especializado en estudios
biogeoquímicos
● Fotosíntesis
● Oceanografía biológica
● Biología molecular,
Biogeografía y bioquímica
● Adaptación fisiológica,
● fisiología de plantas
● Evolución
● Modelado de sistemas
biológicos
● Simbiosis

3. La punta del iceberg
● Los modelos
biogeoquímicos ● Reconocer
parecen momentos
combinarse con ancestrales
pruebas como..
– Relojes
moleculares ● Las huellas de
diferentes
– Modelos de metabolismos
distancia estan talladas y
– Metabolismos datadas en nuestro
actuales presente y en
nuestro pasado
geológico y
biológicos

4. ¿De que les quiero platicar hoy?
● Es necesario como
personas enfocadas en
la geología que uno de
los factores mas
importantes que han
afectado el planeta son
los sistemas biológicos

6. ¡¡¡ Importante !!!
● No solo los impactos fueron los que
moldearon los cambios en la tierra
● La actividad biológica en realidad ha
moldeado la atmósfera
– Ciclo de cabono
– Ciclo del nitrógeno
– Interacción entre actividad biológica y
elementos relacionados a los ssistemas
biológicos (P, S, O, C)

7. De entrada y para breviario cultural
● ¿Cuantas atmósferas se han presentado en el
planeta?
– Hidrogeno y helio (aporte primigenio de los gases)
– Por liberación de gases provenientes de
erupciones volcánicas, se presentaba un
fenómeno de gases “invernadero”
● Monóxido y dióxido de carbono
● Reductora
– Atmósfera oxidante

8. O2
● Primeros sistemas biológicos:
– Cianobacterias
– Por fosiles de 3600 ma, en forma de estromatolitos,
sabemos la presencia temprana en la historia de la vida
– Estas estructuras las podemos ver todavía
– El cambio completo de reductor a oxidante se dió de forma
completa hasta los 2800 ma

9. Características y propiedades
● Con valencia de -2,
segundo periodo VI A
● Electronegativo
● De manera natural se
combina en manera
gaseosa
● Arreglo de 4 electrones
● Es posible verlo
combinado con elementos
del grupo del I al VI

10. Oxígeno = O2
● ¿Que elementos se acuerdan que se
combinen con oxígeno?
● Fe y Mn
– Compuestos originados por reacciones redox:
– H2O, CO2 , HNO3 , H2SO4 , H3PO4
– H2O2, NO, CO, SO2
– Sin un aporte continuo, éste se acabaría
– ¿Por que no se ha acabado?

11. Fotosíntesis
● Nuestro planeta parece nunca tener un equilibrio
termodinámico dentro de su estructura
● El planeta parece ser lo mas cercano a una “celula gigante”
● El oxígeno ha sido utilizado por los últimos 2400 millones de
años
● Todavia se desconoce por que se utilizó o por que se
seleccionó esta reacción y fue tan exitosa

12. Trabajos realizados en RC's
Sadekar, 2006
Blankenship, 2010

13. Historia evolutiva de cianobacterias
● La historia
evolutiva de
cada uno de los
elementos
relacionados a
los sistemas
fotosintéticos
nos da
diferentes
enfoques
● Da evidencia de
hitorias
evolutivas que
reflejan al
elemento no al
organismo

14. Ahora, ¿a quienes les adjudicamos el cambio planetario?
● Cianobacterias
● Tienen dos fotosistemas
● Uno utiliza un sistema de cluster de calcio magnesio para ser reducido
● Transferencia de electrones para producir O2
– Los sistemas y rutas metabólicas de los fotosintetizadores tienen
antedecentes de sistemas que no dependen de O2
– Cuando nos asomamos a los sistemas RC (centros de reacción
podemos ver desde eventos de duplicación, hasta detectar la
presencia de un sistema común
– Los sistemas de fijación de carbono y las “antenas” (receptores
de luz y electrones) se han “inventado mas de una vez en la
historia de los seres vivos

15. Pero algo que podría interesarles mas...
● Schopf (2010)
– Las rocas que nos
evidencían la inferencia
de sistemas biológicos
se encuentran en una
formación en
Groenlandia
– La historia evolutiva de las
cianobacterias se estima
con su presencia de
3200 ma y hasta 2450
ma
– 2400ma (GOE) es
detectado por el análisis
de formas de azufre...
– Fractionamiento
independiente de
isótopos
– Sistema es oxidante y no
reductor (SO2)

16. Como resolver el problema de
reductor a oxidante
● Pero se corelaciona otro elemento atmosférico ara que se haya
hecho el cambio...
– La aparición de ozono
– El secuestrar al agente reductor
● 4 equivalentes de carbonato con un equivalente de carbon orgánico
● ...mientras mas carbon fijado tengamos, mas oxigeno podremos
mantener
● Secuestrar al reductor:
– El registro fósil permite reconocer equivalentes reducidos mas
allá de los 3500 ma
– Se tuvo que estar fijando de estar forma equivalentes de carbono
por 200 ma para que se diera el GOE

17. Enterrar materia orgánica no es trivial
● ¿Como se les ocurre que se relacionan?
● Si yo capturo elementos reductores dentro de
mi materia orgánica, mantengo los elementos
reductores y evito con ello el regreso y
fomento el medio oxidante...

18. Esquema de Ciclo de Wilson y ambientes
primigenios Hace 400 ma se
●
presentaba, los
ambientes marinos se
presentaban como
único aporte de
materia orgánica
● La antigüedad de los
sustratos marinos
duran de 200 -300
ma.
● El material se calienta
y se recicla como
material volcanica
que muchas veces es
liberado al medio
nuevamente (CO2)
● Ciclo de Wilson

19. Recordar que...
● Formación y la dinámica de tectónica de placas, así como la
formación de piedras sedimentarias y metamórficas, han
ayudado a fijar molécular reducidas y favorecer el estado de
la atmósfera
● Los sistemas acuáticos, por la ruptura de la molécular y por
ser el donador de electrones
● Los dos aumentos mas importantes de oxígeno son en el
neoproterozóico (750 – 550 ma) y el Carbonífero (360 – 300
ma)
● Aparición de la diversidad de las algas eucariontes, (gradiente
–
geotermal presente por compuestos y minerales relacionados
= HO
● Plantas terrestres, (30% en el aumento)

20. Ciclo del nitrógeno N
● #5 en nuestro sistema solar
● De c/100 C's de 2 a 20 N's
● Es posible encontrar mas frecuentemente al
nitrógeno en forma de amonio o nitrato que en
forma gaseosa
● Ambientes terrestres y marinos

21. La o las estrellas de
toda esta ruta
metabólica
La composición del N2 en
sus tres enlaces no es tan
fácil de romper
Se depende de un aporte
de ATP para romper y
reducir de N2 a NH3
Darse cuenta que la
fijación de NH3 a NO2 es
dado de manera reciente
y dado por un grupo
específico de bacterias y
arqueobacterias

22. Cambiando parametros y conceptos...
● La diversidad microbiana ha
permitido el tener elementos
variados relacionando al
nitrógeno en diferentes
formas
● Pero solamente de forma
recientes es posible ir en
“sentido contrario a la ruta”
● Mucho de este cambio lo
han hecho en realidad los
quimiotrofos
●

23. Oceanos ancestrales y el ciclo de N
● Hay referencias que nos obligan a pensar de que los ambientes
oceánicos ancestrales eran ricos en Fe, acumulaban muy poco
oxígeno
● Aunado a esto los sistemas anóxicos no parecen ser eficientes
para fijar compuestos oxidados
● Todo el ciclo de N depende de manera directa de:
– Antigüedad de los procesos de anammox y de y
desnitrificación
– No podemos datar la edad del la ruta metabólica de
annamox y de la desnitrificación

25. En este escenario...
● Apenas hace 600 ma la distribución del
oxígeno se dió en todas las
profundidades.
● En la transición (1800 ma) :
– NH4 estaba en las partes
profundas y anóxicas
– NO3 y NO2 dentro de la
transición entre la parte
oxigénica y anoxigénica
● Desnitrificación abajo
● Nitrificación arriba

26. Imaginar procesos bióticos y abióticos
● Se maneja la posibilidad de que
se este dando estas reacciones
de manera facilitada, anóxica y
por condiciones ambientales de
manera facilitada
– Condiciones anóxicas
además de tener
procesos a altas
temperaturas
– Creer que los sistemas
biológicos son los
que permitieron que
tuvieramos las rutas y
modelos completos
del ciclo del N

27. Lo que quiere decir
● Sin el oxígeno, el
sistema anóxico del
nitrogeno permitiría
un sistema que no
permitiera la fijación
de H y por tanto, van
en contra de inducir
un mecanismo
oxidante
● El escenario biológico y
geoquímico nos
permite recrear
modelos que nos
permiten hcer estas
extrapolaciones

29. Sistema actual
● NO3 con concentración y
presencia dominante
● Desnitrificación y fijación de
nitrógeno se encuentran
nivelados
● Por imagenes pasadas se
podria pensar que fijación es
mas frecuente en continentes
que ambientes acuáticos
● Con poco oxígeno hay mas
desnitrificación y con mas
oxígeno se da mayor fijación
● Por la actividad del cultivo es
posible equilibrar haciendo la
fijación llegar hasta un 45%

30. Perspectivas
● Por otra parte, gracias a la actividad del
hombre puede correrse el riesgo de sembrar
en exceso fijar demasiado nitrógeno y generar
una disminución en la cantidad de O 2
● Aumentar los aportes de una molécula N 2O
– Rotación de cultivos
– Cambiar plantas por trigo y centeno
– Uso variado de endosimbiontes y especies
variadas que fijen pero que no liberen N 2O
–

31. Muchas gracias...
hectorianus1977@gmail.com