Ciclos biogeoquímicos

1. Ciclos biogeoquímicos Los nutrientes fluyen desde componentes del ecosistema no vivos a los vivos y viceversa, en forma más o menos cíclica S2 CO2 N2 O2 PO4 SO4 Gaseoso CO2 O2 Sedimentario Ciclos gaseosos: globales

2. Seres vivos Biósfera Depósitos en tierra y océanos Rocas, sedimentos marinos Agua. Aire, suelo Modelo de Compartimentos del ecosistema Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos fósiles Asimilación FS Combustión, erosión Desasimilación R Sedimentación Erosión meteorización Compuestos inorgánicos inaccesibles Compuestos inorgánicos accesibles

3. Balance de nutrientes en un sistema terrestre A la atmósfera Erosión de roca madre Por arroyos y ríos Ca, Fe, Mg, P, K Ingresos Egresos Desde la atmósfera CO2, N2 Escurrimiento y lavado Reciclado Caída con la lluvia SO2, NOx, Na, Mg, Cl, S Combustión Depósito de partículas sólidas Ca, K, S Deforestación Aportes hidrológicos Cosechas Actividades humanas: fijación de N, fertilización

4. Vegetación costera Intercambio con la atmósfera Arroyos y ríos Río Aguas subterráneas Reciclado Lagos Humedal Desde sedimentos, rocas Espiralado de nutrientes

5. Sistema terrestre Egresos Ingresos Reciclado Ingresos Egresos Reciclado Arroyos y ríos

6. El ciclo del agua Origen del agua= emanaciones volcánicas 0,001% Evapotranspiración Evaporación Precipitación Escurrimiento Cambios de estado 97,571% 2,428% Procesos que impulsan el ciclo= evaporación y condensación (físicos) Tiempo de residencia del agua en la atmósfera: 2 semanas

7. Los reservorios de agua Océanos y mares Agua en la atmósfera Capas de hielo, suelos congelados (permafrost) Aguas subterráneas Accesible sólo 0,003% del total 2,6% dulce Ríos, arroyos bañados

8. ¿De qué depende la relación del contenido de agua entre compartimentos? La cantidad depende de la temperatura Vapor de agua Naturales Núcleos de condensación Evaporación Condensación Contaminantes Contaminación (hollín) Agua líquida Agua congelada Derretimiento hielos Aumento nivel del mar T· Más vapor de agua

9. División entre suelo saturado y no saturado Formaciones geológicas capaces de almacenar agua Aguas subterráneas: napa freática y acuíferos Balance entre recarga y descarga Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005

10. Acuífero Guaraní 1.190.000 km2 de superficie 37.000 km3 de agua 1 km3 = 109 litros

11. Acuíferos Pampeano y Puelche. NE de la Pcia de Buenos Aires. 89.000 m2 Auge et al. 2003 Extracciones domiciliarias: del Pampeano Extracciones de los municipios, industrias: Puelche Alimentan el 60% del total de consumo de agua de La Plata. Se extraen 74 hm3/año

12. Usos del agua

13. Camilloni y Vera. 2006. Eudeba m3 = 1000 litros Disponibilidad de agua en Argentina: 21981 m3 por año por habitante

14. Problemas • Sobreexplotación Ascenso. Salinización del agua Nitratos Arsénico Aguas cloacales Lixiviados de rellenos sanitarios • Contaminación 12.000 km3 en el mundo

15. Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005

16. Fotodisociación del vapor de agua Ciclo del oxígeno FS Principal reservorio para los organismos vivos: el aire y el agua O2 21% FS R La atmósfera primitiva no tenía O2 El enriquecimiento en O2 se debió a la FS R FS O2 disuelto 9,3 mg/l en el agua a 20 ·C 0,0009%

17. El ozono: O3 45 km Estratosfera O2 + UV < 240 nm O + O O2 + O + M O3+M Ozogénesis Absorbe parte de la energía O2 + O O3 + UV < 310 nm Ozonólisis O+ O3 O2 + O2 >UV 12 km Troposfera < UV biosfera

18. Formación y distribución del ozono

19. Distribución del ozono N > 400 UD > O3 Circulación en la estratósfera Zona de producción < O3 260 UD Tierra Agujero de ozono > O3 S < 220 UD en P y V Camilloni y Vera. 2006. Eudeba

20. Efecto de otros compuestos sobre el equilibrio en la concentración de ozono NO + O3 NO2 + O2 Combustibles fósiles NO2 + O NO + O2 O3 + O O2 + O2 Balance neto Cl2 + UV Cl + Cl Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2 CFC + UV O3 +O O2 + O2 Balance neto 1 átomo de cloro puede destruir 100.000 moléculas de ozono

21. Medidas de ozono atmosférico: a partir de 1980 Satélites Ozonosondas en globos Unidades: moléculas de O3/cm3 de aire Unidades Dobson: Cantidad total de ozono presente en una columna de atmósfera. Una unidad Dobson: capa de 0,01cm de espesor de ozono puro a 1 atm de presión O3 Se detectó descenso en primavera, especialmente en la Antártida. Diferencia entre invierno y verano > 50%

22. Unidades Dobson

23. ¿Por qué se produce el agujero de ozono? Estratósfera Durante la noche polar Descenso de T· No hay intercambio de aire Descenso de aire Vórtice ciclónico Cl2 Formación de Cl2 Primavera: Cl2 + UV Cl O3 Camilloni y Vera. 2006. Eudeba

24. Diferencias en la absorción de luz UV de distintas longitudes de onda UV B UV C UV A 320- 400 nm 290- 320 nm 200- 290 nm Es la que produce más daño Muy perjudicial Poco perjudicial Muy absorbida

25. Daños producidos por la radiación UV B Penetra hasta 20 m de profundidad en cuerpos de agua Afecta el ADN Cáncer de piel Trastornos del sistema inmunológico Afecta huevos de anfibios y reptiles Causa mortalidad y descenso de productividad del fitoplancton Funciona como gas invernadero

26. Protocolo de Montreal 1985. Convención de Viena 1987. Firma del Protocolo. Compromiso: reducción de emisiones de Clorofluorocarbonados a la mitad a fines del siglo XX 1989. Entrada en vigencia del Protocolo. 1990, 1992, 1997, 1999. Enmiendas • Concentración de cloro en la atmósfera inferior llegó a un máximo • En la estratósfera se espera que baje a partir del 2010 • Recuperación del ozono dentro de 50 años.

27. - Ciclo del fósforo Animales Fósforo orgánico Plantas No hay reacciones de óxido reducción 10- 100 años en tierra Bacterias fosfatizadoras No hay reservorio atmosférico 100x 1.000 años en oceános PO4 Rocas y depósitos naturales 100.000.000 años

28. Ciclo del azufre Desulfidración (anóxica) Sulfuro H2S, FeS + reducido Azufre orgánico Bacterias fotoautótrofas Animales y microorganismos Azufre elemental Oxida-ción CH2O Bacterias quimioautótrofas Plantas y microorganismos SO3 Anoxia SO4 + oxidado Bacterias

29. Ciclo del azufre Desulfidración (anóxica) Sulfuro H2S, FeS + reducido Azufre orgánico Bacterias autótrofas Animales y microorganismos Azufre elemental Oxida-ción CH2O SO2 Bacterias quimioautótrofas Plantas y microorganismos SO3 H2SO4 Anoxia SO4 + oxidado Bacterias

30. Ciclo del nitrógeno Fijación de N2 + reducido Amonificación Nitrógeno orgánico Amonio N2 Nitrógeno molecular Nitrificación por bacterias N2 O NO Nitrito NO2 Nitrificación por bacterias Desnitrificación por bacterias en ausencia de oxígeno Nitrato NO3- + oxidado

31. Efectos antrópicos sobre el ciclo del nitrógeno Fijación de N2 Natural: relámpagos, organismos Amonificación Humana: industrias y cultivos + Nitrógeno orgánico Amonio N2 Nitrógeno molecular + Combustión Nitrificación por bacterias N2 O NO Nitrito NO2 Nitrificación por bacterias Desnitrificación por bacterias - Nitrato NO3- Pérdida de humedales

32. Fuentes de Fijación de Nitrógeno N total almacenado: 296000 Tg/año

33. La actividad del hombre incrementó la concentración de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera Concentración de óxido nitroso en la atmósfera (ppm)

34. Las consecuencias de los cambios producidos por el hombre en el ciclo del nitrógeno Lluvia ácida Efecto invernadero Aumento del nitrógeno disponible para los seres vivos Aumento en la fijación de CO2 + N en ríos y estuarios Pérdida de otros nutrientes, como Ca y K Escala regional Aumento de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera Escala global Combustión de depósitos de Materia orgánica Fijación artificial de N Disminución de bacterias desnitrificantes

35. Producción de lluvia ácida NOx bacterias

36. Regiones del mundo más afectadas por la lluvia ácida

37. pH en base de nubes muy bajo: 3,6 Disminución de peces, anfibios y otros organismos Se diluye al precipitar: 4,6 Daños que produce la lluvia ácida Acidificación de cuerpos de agua Deterioro de bosques de montaña Corrosión de edificios y estatuas El efecto sobre agua y suelo depende de la capacidad de neutralización

38. Seres vivos Biósfera Depósitos en tierra y océanos Rocas, sedimentos marinos Ciclo del Carbono Compuestos orgánicos Carbón. Petróleo, gas natural < 1 25000000 FS 1 5,5 60 Combustión 60 R 18000000 Sedimentación CO2 Atmósfera: 750 < 1 Agua. 30.000 Erosión Meteorización, disolución, volcanes Depósitos de piedra caliza

39. Transformaciones del carbono a lo largo del ciclo Perdido hacia la atmósfera H2O + Reducido Metano CH4 Carbono orgánico Metanogénesis Ganancia neta de energía CH2O Respiración Libera energía Liberación de energía FS consume energía Con H2 sin O2 CO2 + Oxidado H2O Los cambios ocurren por acción de seres vivos

40. Efecto del hombre sobre el ciclo del carbono Perdido hacia la atmósfera H2O + Reducido +Combustión Metano CH4 Carbono orgánico + ganado Metanogénesis Ganancia neta de energía - def CH2O Respiración Libera energía FS consume energía Liberación de energía Con H2 sin O2 CO2 + Oxidado H2O Los cambios ocurren por acción de seres vivos

41. Unidades: Gt, 1017g = 3 120 2 60 5 Bomba de CO2 60 105+2 105 De: Ecología. Jaime Rodríguez. Balance en el ciclo del carbono.

42. Bomba biológica de CO2

46. Cambios en la concentración atmosférica de gases invernadero, CO2 y CH4, y de CFC De: Ecologia General. L. Malacalza. Ed.

47. Las consecuencias de los cambios en el ciclo del carbono Aumento de CO2 y CH4, junto con óxidos de Nitrógeno producen efecto invernadero: Aumento de temperatura

48. Efecto de aumento del CO2 atmosférico ¿¿Aumento en la producción de las plantas?? Cambios en las relaciones de competencia entre plantas C3, C4 y CAM Aumento de la relación carbono:nitrógeno en plantas. Déficit de nitrógeno para descomponedores

49. Evidencias del cambio climático Reconstrucción paleoclimática. Testigo de Vostok, perforación del hielo antártico hasta 2000 m de profundidad a partir del cual se puede analizar el contenido de burbujas de aire atrapadas a distintas profundidades (aprox años) Se mide CO2 y la relación entre isótopos da estimación de temperaturas reinantes. Registros en los últimos siglos y años

50. POSIBLES ESCENARIOS PARA EL CLIMA FUTURO  TEMPERATURA DEL AIRE. Escenario v   Aumento de 1-3,5 º C para el 2100. > calentamiento a altas latitudes v   Mayor incremento en invierno que en verano, de noche que de día. Tendencias: v   Temperatura aumentó 0,6 ºC desde fines de 1900, y entre 0,2-0,3ºc en los últimos 40 años. Mayor aumento entre 40 y 70º N. v   Reconstrucción del clima desde 1000 AD indica que el siglo 20 fue el más cálido, y la década del 90 y el año 98 los más cálidos del milenio v   La Antártida se calentó 2,5º C entre 1945 y 1990. v   La isoterma de 0 º C en latitudes tropicales (15ºN 15ºS) se elevó 110 m entre 1970 y 1980. v   El aumento en la temperatura mínima es mayor que en la máxima, disminuye la amplitud térmica.