La biosfera II. - Ciclos biogeoquímicos. - La sucesión ecológica. - Riesgos derivados de la dinámica de la biosfera.

2. • Los ciclos biogeoquímicos.
• Sucesión ecológica.
• Riesgos derivados de la dinámica.

3.  Son los posibles caminos seguidos por la materia a
través de los sistemas que conforman el medio
ambiente (atmósfera, biosfera, hidrosfera y geosfera).
 Los distintos elementos químicos pasan de estar
constituyendo materia inorgánica a constituir materia
orgánica de un ser vivo, y posteriormente vuelven al
medio inorgánico, así sucesivamente.
 Los ciclos están perfectamente organizados mediante
circuitos de realimentación.
 La acción humana contribuye a acelerar los ciclos
biogeoquímicos, corriendo el riesgo de modificar los
mecanismos de autorregulación, cuya sensibilidad es
muy acusada.
268

4.  El tiempo de permanencia de los elementos en los
distintos sistemas es muy variable, denominándose
◦ Almacén o reservorio: los nutrientes circulan de forma más
lenta, es de carácter abiótico.
◦ Compartimento lábil o circulante: Fase biótica del ciclo
biogeoquímico donde los nutrientes circulan de forma más
rápida.
(Por ejemplo, el fósforo, se deposita en lugares inaccesibles para volver a
ser captado por los seres vivos, y prácticamente no sigue un flujo
cíclico).
268

5. 269
El ciclo del oxígeno
biosfera
fotosíntesis
H2O
geosfera
hidrosfera
respiración
aerobia
ATMÓSFERA
O2
CO2
respiración
aerobia
CO2
Óxidos metálicos
Oxisales
O2 CO2
Iones
O3
Óxidos
gaseosos

6. El ciclo del oxígeno en la biosfera es complejo, ya que se presenta
en un gran número de formas y combinaciones químicas.
El ozono (O3) protege a los organismos de las radiaciones
ionizantes.
El oxígeno libre (O2) en la atmósfera y la hidrosfera se relaciona con
la fotosíntesis.
La respiración aerobia de los organismos es un proceso inverso a la
fotosíntesis.
La acción humana, a través de la combustión de los combustibles
fósiles, no parece afectar de manera significativa al ciclo del oxígeno,
debido a la elevada proporción en la atmósfera de este elemento (21 %
en volumen).
269
El ciclo del oxígeno

7. CO2 atmósfera
CO2 hidrosfera
respiración
incendios
forestales
productores
fotosíntesis
fijación
bioquímica
disolución
por
carbonatacióncombustión
(combustibles fósiles)
vulcanismo
descomponedores
restos orgánicos
consumidores
respiración
carbón, petróleo, rocas
carbonatadas
270
El ciclo del carbono

8. La vía principal de incorporación del CO2 a la materia viva de los
ecosistemas. Se realiza mediante la fotosíntesis.
Una segunda vía de incorporación del CO2 es la fijación bioquímica
en caparazones y esqueletos de los organismos.
Este CO2 regresa a la atmósfera a través de la respiración celular de
la comunidad biológica.
El carbono almacenado en las rocas sedimentarias vuelve a la vía
principal por combustión o por disolución.
El aumento de las emisiones de CO2 a la atmósfera, fruto de las
actividades humanas, puede ocasionar efectos negativos sobre la
dinámica de la biosfera.
270
El ciclo del carbono

9. 271
El ciclo del nitrógeno
N2
atmosférico
fijación
atmosférica
leguminosas
Rhizobium
NO3
−
(nitrato)
Pseudomonas
Nitrobacter Nitrosomonas
NO2
−
(nitrito)
NH4
+
(amonio)
Descomponedores
(amonificación)
restos
orgánicos
productores
consumidores
fijación industrial
(fertilizantes)
desnitrificación
(en anaerobiosis)
fijación
biológica
(bact. del
suelo)

10. El nitrógeno, a pesar de constituir el 78 % en volumen de la
atmósfera, no puede ser asimilado como tal por la mayoría de los
organismos.
El nitrógeno atmosférico (N2) debe ser fijado en forma inorgánica
asimilable como anión nitrato (NO3-) antes de integrarse en la materia
viva.
Los procesos de amonificación, nitrificación y desnitrificación,
mediados por microorganismos (bacterias y hongos), son esenciales
en el ciclo del nitrógeno.
La fijación industrial de nitrógeno (fertilizantes) es superior en un
10% a la fijada de forma natural por los ecosistemas terrestres, lo que
puede provocar una rápida eutrofización de los medios acuáticos.
271
El ciclo del nitrógeno

11. 272
El ciclo del azufre
SOx H2SO4 H2SO4 H2SO4
SOx
H2S DMS
fitoplancton
sulfuros metálicos, carbones
y petróleos, rocas con sulfuros
H2S
SO4
2−
Sdescomponedores
restos
orgánicos
consumidoresproductores
combustión
(combustibles
fósiles)
vulcanismo
meteorización
minería

12. La mayor parte del ciclo del azufre se desarrolla en la litosfera
(rocas, suelo, sedimentos) y solo una pequeña proporción se difunde a
la atmósfera en forma gaseosa, como H2S y SO2, principalmente.
(SOx: óxidos de azufre, DMS: dimetilsulfuro).
En las zonas mineras, la oxidación de los sulfuros metálicos provoca
la acidificación de las aguas de drenaje.
La acción humana es responsable de la emisión a la atmósfera de
grandes cantidades de azufre en forma de SO2, como consecuencia de
la combustión de los combustibles fósiles.
272
El ciclo del azufre

13. 273
El ciclo del fósforo
aves marinas
depósitos
de
excrementos
(guano)
arrastre por el
agua
sedimentos
profundos
abonos
productores consumidores
restos orgánicos
descomponedores
procesos
orogénicos
procesos
erosivos
rocas
fosfatadas

14. Es el ejemplo más típico de nutriente sedimentario, ya que todas sus
fases ocurren en la litosfera.
Tiene una gran importancia ecológica al actuar como limitante de la
producción de los ecosistemas.
Las actividades humanas interfieren en él al incorporar grandes
cantidades de este nutriente en las explotaciones agroganaderas en
forma de abonos y fertilizantes.
Una buena parte del fósforo se desvía de la red trófica de los
ecosistemas por sedimentación.
El arrastre por el agua del exceso de fósforo no incorporado por los
ecosistemas agrícolas provoca la eutrofización de los medios
acuáticos.
273
El ciclo del fósforo

15.  Se denomina sucesión ecológica el proceso
por el cual en un mismo área se pasa de una
comunidad a otra hasta llegar a una
comunidad estable denominada comunidad
clímax.
 Cada una de las distintas comunidades que
se suceden se denomina etapa serial, y el
conjunto de todas esas etapas recibe el
nombre de serie.
276

16. Las sucesiones ocurren a lo largo de grandes periodos de tiempo y se
llega a estados irreversibles, que suponen la maduración del ecosistema
con el transcurso del tiempo.
276

17.  Sucesión primaria: Cuando el nuevo terreno no
ha sufrido anteriormente la influencia de una
comunidad (se inicia en un área en la que antes
no existían organismos.)
 Sucesión secundaria: Se produce cuando la
vegetación de una zona ha sido eliminada de
forma total o parcial, pero queda un suelo bien
desarrollado con semillas y esporas (ya habían
existido organismos anteriormente.)
 Son causas de sucesión secundaria la pedida de los
árboles por enfermedades, incendios forestales,
abandono de cultivo.
 Pueden ser perturbaciones naturales (criticalidad) o
antrópicas.
277
279

18. SUCESIÓN PRIMARIA
277

20. SUCESIÓN SECUNDARIA
279

22. CARACTERÍSTICAS:
 Aumento progresivo de la diversidad de especies, lo que supone
más disponibilidad de nichos ecológicos, de forma que cualquier
cambio importante no va a afectar al ecosistema como un todo.
 Aumento de la complejidad estructural, aumentando el número de
niveles tróficos y la complejidad de las redes tróficas.
 Incremento total de la biomasa: manifestándose sobre todo en
organismos o partes de organismos con metabolismo bajo.
 Tendencia hacia la estabilidad metabólica: es decir, a que la
fotosíntesis iguale a la respiración.
◦ El estado de estabilidad metabólica sólo se logra al final de la sucesión,
en la que la producción primaria es igual al gasto respiratorio del resto
de los componentes.
278
ETAPA CLÍMAX

23.  Los estadios finales tienden a conseguir un equilibrio,
AUTORREGULACIÓN
 Máximo cuando los individuos que mueren son sustituidos por otros
de la misma especie;
 Máxima biomasa en el que la variedad de especies y las relaciones
entre unas y otras serían máximas.
 Esta comunidad estable es lo que denominamos comunidad
clímax y está determinada por las características físicas del
medio.
 En regiones donde las características físicas son desfavorables, como
en la tundra, los procesos de la sucesión tiene pocos estadios y la
comunidad clímax es simple, alcanzándose rápidamente.
 En otras condiciones físicas mejores, como en una sucesión de campos
abandonados puede durar de 100 a 300 años, por ello, es posible que
el proceso de sucesión no llegue nunca a su término, ya que durante
este tiempo la probabilidad de que se produzcan incendios o
huracanes son altas.
278
ETAPA CLÍMAX

24.  Es muy estable HOMEOSTASIS :
◦ Todos los nichos ecológicos del ecosistema se
encuentran cubiertos estableciéndose entre ellos
una compleja red de interdependencias tróficas y
ambientales.
◦ Los nutrientes se reciclan de modo regular y los
individuos de cada especie tienden a mantenerse
constantes.
◦ Está en equilibrio con el medio físico, se trata de un
equilibrio dinámico.
278
ETAPA CLÍMAX

25. Variación en el metabolismo de la comunidad de organismos de un ecosistema a lo largo
de la sucesión primaria del bosque
En las primeras etapas de la sucesión, la producción primaria bruta (PPB) es superior a la
cantidad de biomasa degradada en la respiración de la comunidad (R), de manera que la
relación PPB/R >1. Sin embargo, en las etapas finales o clímax, PPB/R se aproxima a la
unidad, lo que indica la madurez relativa de un ecosistema. (PN, producción neta del
ecosistema; B, biomasa total).
Cambios en una sucesión ecológica
Cambios funcionales
Aumento en la cantidad total de
biomasa y variación en el metabolismo
de la comunidad de organismos que
componen el ecosistema.
Cambios estructurales
Cambios en la composición
y el número de especies.

26. Recordemos algo de riesgos… ¿Qué tipos de
riesgos existen?
299
Natural
Tecnológico y
social
Mixto e inducido
Mixto: la acción humana los magnifica.
Inducido: Son provocados por la acción humana.
(usémoslos como sinónimos).
Pueden usarse
como sinónimos,
pero también hay
matices…

27. 299
CRITICALIDAD
Acumulación de
energía que conduce a
SITUACIÓN INESTABLE
Aumenta la
COMPLEJIDAD y los
requerimientos
energéticos.
PROCESO RIESGO
Producción de gases en condiciones
anóxicas.
Erupciones de gases GEI y tóxicos.
Acumulación de CO2 Erupciones por mezcla vertical de agua
o seísmo. GEI.
Acumulación de sustancias
combustibles.
Incendios naturales.
Acumulación de MO susceptible de
formar combustibles fósiles.
Emanación masiva.
Regresión ecológica. Pérdida de biodiversidad

28. Proceso Riesgo
Vertido de tóxicos, metales
pesados.
Bioacumulación.
Utilización de OGM para consumo
humano.
Producción de enfermedades.
Mala uso de antibióticos. Producción de resistencia
bacteriana.
Manipulación de virus y
microorganismos.
Producción de cepas altamente
resistentes.
Alta movilidad humana. Pandemias, emigración de
vectores.
Introducción de especies
alóctonas/exógenas.
Plagas, desaparición de especies
autóctonas/endógenas, pérdida de
biodiversidad.
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