Ecología y sostenibilidad · La dinámica de los ecosistemas
Los ciclos de la materia
El carbono de tu respiración de hoy puede haber formado parte, hace millones de años, de un dinosaurio. A diferencia de la energía, que se disipa como calor y no vuelve, los átomos de la materia no se destruyen: pasan de los seres vivos a la atmósfera, al agua o a las rocas, y regresan una y otra vez. Esos recorridos son los ciclos biogeoquímicos.
Reservorios, flujos y tipos de ciclo
Un bosque maduro acumula toneladas de carbono en sus troncos, pero al arder o descomponerse la madera, esa masa desaparece de la vista sin que los átomos se hayan destruido. ¿Dónde se almacena la materia del planeta y a través de qué mecanismos viaja de un lugar a otro?
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Explica la diferencia entre un ciclo biogeoquímico gaseoso y uno sedimentario, y clasifica en uno de los dos tipos los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo,…
Explica la diferencia entre un ciclo biogeoquímico gaseoso y uno sedimentario, y clasifica en uno de los dos tipos los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo, justificando tu elección.
Define reservorio y flujo en un ciclo biogeoquímico, e identifica un reservorio y un flujo concretos en el ciclo del carbono, explicando qué proceso mantiene ese flujo.
Define reservorio y flujo en un ciclo biogeoquímico, e identifica un reservorio y un flujo concretos en el ciclo del carbono, explicando qué proceso mantiene ese flujo.
Escribe las ecuaciones químicas globales de la fotosíntesis y de la respiración celular aeróbica, y explica qué papel juegan ambos procesos, en sentidos opuestos, dentro…
Escribe las ecuaciones químicas globales de la fotosíntesis y de la respiración celular aeróbica, y explica qué papel juegan ambos procesos, en sentidos opuestos, dentro del ciclo del carbono.
La combustión de la gasolina y la respiración celular liberan $\text{CO}2$. Explica qué tienen en común químicamente ambos procesos, en qué se diferencian y por qué solo…
La combustión de la gasolina y la respiración celular liberan $\text{CO}_2$. Explica qué tienen en común químicamente ambos procesos, en qué se diferencian y por qué solo uno de ellos ha formado parte del ciclo natural del carbono durante millones de años.
El esquema representa los principales reservorios y flujos del ciclo del carbono. Nombra los procesos señalados con las letras a, b y c, indica qué proceso corresponde a…
El esquema representa los principales reservorios y flujos del ciclo del carbono. Nombra los procesos señalados con las letras a, b y c, indica qué proceso corresponde a la flecha marcada con «?» y explica cómo altera ese flujo el equilibrio del ciclo.
Las hojas que caen en un bosque de Georgia cada otoño no se acumulan para siempre. ¿Quién las hace desaparecer y adónde va su carbono?
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Explica qué es la descomposición de la materia orgánica, qué grupos de organismos la llevan a cabo y por qué los ciclos de la materia se detendrían sin ellos aunque…
Explica qué es la descomposición de la materia orgánica, qué grupos de organismos la llevan a cabo y por qué los ciclos de la materia se detendrían sin ellos aunque siguiera habiendo productores.
Describe el recorrido posible de un átomo de carbono desde que forma parte del $\text{CO}2$ atmosférico hasta incorporarse a un músculo de tu cuerpo y volver a la…
Describe el recorrido posible de un átomo de carbono desde que forma parte del $\text{CO}_2$ atmosférico hasta incorporarse a un músculo de tu cuerpo y volver a la atmósfera, nombrando el proceso biológico de cada salto (fotosíntesis, alimentación, respiración...).
Cada año, los océanos y los bosques absorben una parte del $\text{CO}_2$ que emitimos. ¿Cómo lo hacen, y por qué un bosque joven absorbe más que uno viejo?
Cuando se deforesta una cuenca tropical pasan cuatro cosas a la vez. Primero, el carbono de la biomasa se libera como $\text{CO}_2$ al quemar o descomponer la madera. Segundo, baja la evapotranspiración, porque hay menos hojas que liberen vapor de agua. Tercero, con menos vapor llueve menos en la región. Cuarto, aumenta la escorrentía y con ella la erosión, porque el agua ya no es retenida por las raíces ni el suelo. Así, el ciclo del carbono y el del agua se alteran juntos.
Practica★☆☆Sin empezar
Explica qué papel juega el fitoplancton en el ciclo del carbono oceánico y por qué se dice que los océanos actúan como una esponja del $\text{CO}2$ atmosférico.
Explica qué papel juega el fitoplancton en el ciclo del carbono oceánico y por qué se dice que los océanos actúan como una esponja del $\text{CO}_2$ atmosférico.
Un bosque maduro fija $10\ \text{t}$ de $\text{CO}2$ por hectárea y año, pero sus árboles y descomponedores liberan $9.5\ \text{t}$ por respiración en el mismo periodo.…
Un bosque maduro fija $10\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$ por hectárea y año, pero sus árboles y descomponedores liberan $9.5\ \text{t}$ por respiración en el mismo periodo. Calcula el secuestro neto anual de carbono del bosque y explica por qué un bosque joven en crecimiento secuestra mucho más que uno maduro aunque fije menos $\text{CO}_2$ en total.
Explica cómo la deforestación de una cuenca tropical altera a la vez el ciclo del carbono y el ciclo del agua: qué ocurre con el carbono almacenado en la biomasa, con la…
Explica cómo la deforestación de una cuenca tropical altera a la vez el ciclo del carbono y el ciclo del agua: qué ocurre con el carbono almacenado en la biomasa, con la evapotranspiración, con las lluvias de la región y con la escorrentía.
Una vaca de un rancho de Texas no solo produce leche o carne: también emite gas. ¿Por qué importa tan poco gas?
Practica★★☆Sin empezar
El ganado vacuno emite metano ($\text{CH}4$) durante la digestión. Explica qué proceso anaeróbico lo produce, en qué ciclo de la materia se encuadra y por qué preocupa…
El ganado vacuno emite metano ($\text{CH}_4$) durante la digestión. Explica qué proceso anaeróbico lo produce, en qué ciclo de la materia se encuadra y por qué preocupa su emisión aunque sea mucho menor en cantidad que la de $\text{CO}_2$ (compara su potencial de efecto invernadero).
Aunque el aire que respiras contiene un $78\%$ de nitrógeno y las plantas están inmersas en él, muchas cosechas amarillean y detienen su crecimiento si no se añade fertilizante al suelo, como pasa en los campos de maíz del Medio Oeste. ¿Por qué un elemento tan abundante en la atmósfera resulta inaccesible para los vegetales y cómo logran incorporarlo?
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Describe el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno y de las bacterias nitrificantes, indicando qué transformación química realiza cada grupo y por qué resultan…
Describe el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno y de las bacterias nitrificantes, indicando qué transformación química realiza cada grupo y por qué resultan imprescindibles para la nutrición de las plantas.
Nombra las principales formas químicas que adopta el nitrógeno a lo largo de su ciclo ($\text{N}2$ atmosférico, amonio, nitrito, nitrato y materia orgánica) y explica…
Nombra las principales formas químicas que adopta el nitrógeno a lo largo de su ciclo ($\text{N}_2$ atmosférico, amonio, nitrito, nitrato y materia orgánica) y explica por qué la mayoría de las plantas no pueden aprovechar directamente el $\text{N}_2$ del aire.
Ordena las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno tal como se suceden en un ecosistema y describe brevemente en qué consiste cada una: nitrificación, fijación,…
Ordena las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno tal como se suceden en un ecosistema y describe brevemente en qué consiste cada una: nitrificación, fijación, desnitrificación y amonificación.
Las raíces de las leguminosas albergan nódulos con bacterias del género Rhizobium. Explica qué intercambian la planta y la bacteria en esa simbiosis, qué proceso del…
Las raíces de las leguminosas albergan nódulos con bacterias del género Rhizobium. Explica qué intercambian la planta y la bacteria en esa simbiosis, qué proceso del ciclo del nitrógeno realiza la bacteria y qué ventaja agrícola tiene incluir leguminosas en la rotación de cultivos.
El fósforo es con frecuencia el nutriente limitante en los ecosistemas continentales. Explica qué significa que un nutriente sea «limitante», por qué el ciclo del…
El fósforo es con frecuencia el nutriente limitante en los ecosistemas continentales. Explica qué significa que un nutriente sea «limitante», por qué el ciclo del fósforo es tan lento y qué consecuencia tiene que carezca de fase gaseosa.
Después de unas lluvias fuertes, el fertilizante de los campos de maíz vecinos llega a un estanque de aguas limpias. En pocos días se cubre de una densa capa verde opaca y poco después aparecen peces muertos flotando en la orilla. Algo parecido, a escala gigante, forma cada verano la zona muerta del golfo de México. ¿Cómo puede un aporte masivo de nutrientes, que estimula a los productores primarios, terminar aniquilando a la fauna acuática?
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Un equipo de control ambiental monitorea una laguna costera tras un derrame de escorrentía agrícola y registra los siguientes datos: Día 5: Concentración de fósforo…
Un equipo de control ambiental monitorea una laguna costera tras un derrame de escorrentía agrícola y registra los siguientes datos:
Día 5: Concentración de fósforo reactivo en superficie de $0.8\text{ mg/L}$ y clorofila $a$ de $65\ \mu\text{g/L}$; saturación de $\text{O}_2$ disuelto del $145\,\%$ a mediodía en los primeros $40\text{ cm}$ de profundidad.
Día 20: Saturación de $\text{O}_2$ superficial del $35\,\%$ al amanecer; turbidez extrema ($40\text{ NTU}$); $\text{O}_2$ disuelto en el fondo ($3\text{ m}$) a $0.3\text{ mg/L}$, con desprendimiento de sulfuro de hidrógeno ($\text{H}_2\text{S}$) y mortandad de fauna bentónica.
Un técnico municipal afirma: «Es imposible que los peces mueran por asfixia si las algas producen oxígeno de sobra por fotosíntesis; la causa debe de ser una toxicidad química directa del nitrato».
a) Rebate la afirmación del técnico mediante argumentos biogeoquímicos: justifica por qué una proliferación autótrofa masiva desemboca necesariamente en anoxia hipolimnética y nocturna.
b) Explica qué grupo trófico prolifera a partir del día 15 y qué rutas del metabolismo anaeróbico explican la presencia de $\text{H}_2\text{S}$ en el fondo.
c) Predice qué consecuencias ecológicas inmediatas tendría sobre el ciclo de la materia tratar la laguna con un alguicida químico para erradicar el fitoplancton.
El azufre forma parte de aminoácidos como cisteína y metionina. Las plantas incorporan sulfato del suelo y el azufre pasa a los consumidores por alimentación; la descomposición lo devuelve al medio. Microorganismos transforman compuestos reducidos y oxidados: en ambientes anóxicos puede producirse sulfuro, y bacterias oxidantes lo convierten en sulfato.
Vuelve al principio: El átomo de carbono que exhalas hoy pudo pertenecer a un dinosaurio porque, tras morir el reptil y descomponerse, ese carbono pasó a la atmósfera como $\text{CO}_2$ o quedó atrapado en rocas sedimentarias; millones de años después, una planta lo volvió a fijar mediante fotosíntesis y llegó a ti a través de la cadena alimentaria (food chain).
Resumen
¡A practicar! 8 ejercicios de nivel medio en este apartado