Ciclos de los Materiales

Definiciones Ciclo: Secuencia de cambios que, una vez completados, produce un estado final idéntico al original. Material: Sustancia(s) de la(s) cual(es) esta compuesto un objeto. Sustancia: Materia cuya composición química es conocida. Elemento: una de las 116 sustancias conocidas que no pueden separarse en sustancias mas simples mediante métodos químicos

Tabla Periódica de los Elementos

Abundancia de Elementos en el Universo Los elementos livianos son mucho mas abundantes que los pesados A pesos atómicos similares los elementos con número atómico par son mas abundantes que los elementos con número atómico impares. Lo elementos con n° atómico mayor a 30 tienen abundancias mas parecidas que las de elementos con n° atomico menor a 30. Tres elementos livianos (Litio, Berilio y Boro) son llamativamente poco frecuentes en el universo.

Ciclos Biogeoquímicos Globales Es el movimiento de elementos químicos desde un organismo al ambiente físico al organismo en una manera aproximadamente circular. Se llaman ciclos de nutrientes si los elementos en cuestión son esenciales para la vida. La forma y cantidad de un elemento varía a través de los ciclos, con cantidades mayores en el compartimiento inorgánico de reserva que en el compartimiento activo. El intercambio entre compartimientos se produce por procesos físicos (meteorización) y/o biológicos (síntesis de proteínas o descomposición).

Abundancia de Elementos en la Biosfera Tres principales macronutrientes (99.47%) Hidrógeno 47.74% Carbono 24.90% Oxygeno 24.93% Otros Nutrientes Nitrógeno 0.272% Calcio 0.072% Potasio 0.044% Silicio 0.033% Magneso 0.031% Azufre 0.017% Aluminio 0.016% Fósforo 0.013% Cloro 0.011% Sodio 0.006% Hierro 0.005% Manganeso 0.003%

Ciclo del Carbono

Ciclo de Nitrógeno

Ciclos Sedimentarios (e.j. P, Ca, Mg)

Perturbaciones Nutrientes en general: Deforestación. Fósforo (principalmente): Eutroficación Nitrógeno: Acidificación y Lluvia ácida Carbono: Efecto Invernadero

Deforestación

Deforestación Causa: tala de árboles en sistemas boscosos/selváticos. Acción: al eliminarse el componente vegetal del sistema disminuye la transpiración y se desacopla la oferta y demanda de nutrientes. Consecuencias: Aumento en la pérdida de nutrientes en comparación con la cuenca intacta. Ejemplos: Pérdidas de Nitrógeno 60 veces mayor que la situación de referencia, Potasio 14 veces, Calcio 7, Sodio 2.5 veces. Cambios de díficil reversión debido a la magnitud de las pérdidas en relación con las tasas de ingreso de materiales (meteorización principalmente)

Eutroficación Causa: aumento en la disponibilidad de nutrientes en ecosistemas acuaticos. Acción: al ingresar deshechos urbanos o efluyentes agrícolas aumenta la concentracion de nutrientes en sistemas acuaticos. Consecuencias: Aumento en la productividad de primaria y por ende de detritos. Al ser utilizados por los descomponedores se reduce la concentracion de Oxigeno pudiendo llegar a la anaerobiosis total. Ejemplos: Muerte de poblaciones enteras de peces. Especialmente en lagos poco profundos, en invierno – lagos de EEUU)

Acidificación y Lluvia Acida Causa: aumento en la liberación a la atmósfera de óxidos de Azufre y de Nitrógeno producto de la quema de combustibles fósiles. Acción: Al combinarse con el agua de lluvia forman ácidos fuertes acidificándola (pH 4 o menos). Consecuencias: Cambios en la disponibilidad de nutrientes (aumento de elementos tóxicos como el aluminio). Aumentos en la lixiviación de elementos (N). Daños a las membranas celulares y a microorganismos del suelo (e.j. micorrizas). En ambientes acuáticos afectan la osmorregulación y la actividad enzimática. Disminucion de la diversidad Ejemplos: Pesca del salmón en los ríos de Canadá, 13.000 km2 de lagos sin peces en Noruega etc.

Efecto Invernadero Causa: aumento en concentración de gases con efecto invernadero (CO2, NOx, CH4 etc.) a partir de la quema de combustibles fósiles, del cambio en el uso de la tierra etc. Acción: Estos gases absorben radiación infrarroja y contribuyen al aumento de la temperatura. Consecuencia: Aumento en la temperatura, cambios en la tasa de fotosíntesis, cambios en la distribución y abundancia de plantas y herbívoros etc. Ejemplos: Principalmente el marcado aumento de la temperatura experimentado en los últimos 30 años. Sin embargo estas conclusiones deben tomarse con precaución debido al alto grado de incerteza producto del escaso período de análisis.

Ejercicio A partir de la figura calcule el “missing sink” (i.e. el desbalance de carbono global) Calcule el tiempo de residencia y la velocidad de ciclado para el compartimiento “oceano” y para el compartimiento vegetacion y suelo. Asuma que el compartimiento se encuentra en equilibrio.

Representación Esquemática de un Ciclo Atmosférico ATMÓSFERA DESCOMPONEDORES PLANTAS DESCOMPONEDORES CONSUMIDORES MATERIA ORGANICA