Ejercicios: Ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno y azufre

En el ciclo del carbono, las plantas captan $\text{CO}_2$ mediante la fotosíntesis y los seres vivos lo devuelven a la atmósfera mediante la respiración. Nombra otros dos procesos, uno natural y uno de origen humano, que liberen $\text{CO}_2$ a la atmósfera.

El nitrógeno es el gas más abundante de la atmósfera, pero la mayoría de los seres vivos no puede usarlo directamente en esa forma. Explica qué se entiende por fijación del nitrógeno y menciona un ejemplo de organismo o proceso que la realice.

La quema de combustibles fósiles con azufre, como algunos carbones y petróleos, libera $\text{SO}_2$ a la atmósfera. Indica qué tipo de problema ambiental produce este gas al reaccionar con el agua de lluvia y escribe el nombre del ácido que se forma en la reacción $\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$.

En zonas de permafrost y en suelos de turberas se almacenan grandes cantidades de carbono orgánico. Explica qué ocurre con ese carbono cuando la temperatura aumenta y el suelo se descongela, indicando qué compuestos como $\text{CO}_2$ y $\text{CH}_4$ pueden liberarse, y por qué esto constituye una retroalimentación positiva del cambio climático.

En la agricultura del valle central se aplican fertilizantes nitrogenados, como la urea $\text{CO(NH}_2)_2$. Parte del nitrógeno se pierde como óxido nitroso, $\text{N}_2\text{O}$, que es un gas de efecto invernadero, y parte como nitratos que llegan a ríos y lagos. Describe una consecuencia ambiental de cada una de estas dos pérdidas y relaciónalas con el ciclo del nitrógeno.

Una tabla muestra un balance simplificado del carbono para un bosque nativo: absorbe $12$ unidades de carbono al año por fotosíntesis y libera $9$ unidades por respiración y descomposición. Tras un incendio forestal, la absorción baja a $3$ unidades y la liberación sube a $15$ unidades en el mismo período. Calcula el balance neto antes y después del incendio e interpreta qué significa el cambio para el ciclo del carbono.

Una región agrícola del sur de Chile enfrenta mayores temperaturas y lluvias más intensas. Analiza cómo estos cambios podrían alterar el ciclo del nitrógeno (nitrificación, desnitrificación y lixiviación de nitratos) y el ciclo del carbono del suelo. Luego discute las consecuencias para el bienestar de las comunidades locales, por ejemplo en la calidad del agua potable y la producción de alimentos, y propone una medida de manejo coherente con el desarrollo sostenible.

Se propone que el cambio climático altera simultáneamente los ciclos del carbono y del azufre en los océanos. Considera que el fitoplancton fija carbono por fotosíntesis y produce dimetilsulfuro (DMS), un compuesto azufrado que en la atmósfera forma aerosoles que favorecen la formación de nubes. Analiza cómo una menor productividad del fitoplancton por el calentamiento y la acidificación podría afectar el almacenamiento de carbono y la formación de nubes, y evalúa si esta respuesta tendería a amortiguar o a amplificar el calentamiento global. Justifica tu postura.