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Ciclos biogeoquímicos: el ciclo del nitrógeno

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Yolanda Luaces Villar

on 31 January 2014

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Transcript of Ciclos biogeoquímicos: el ciclo del nitrógeno

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
El nitrógeno
¿Qué es un ciclo biogeoquímico?
Ciclos mixtos:
Tipos
Ciclo del nitrógeno:
etapas
En función del medio en el que se acumulen:
El nitrógeno suele ser un factor limitante en la productividad de muchos ecosistemas.
Además en el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio de alta toxicidad, por lo que se han desarrollado diferentes estrategias para su eliminación:
-En forma de amoniaco: organismos acuáticos.
-En forma de urea: el hombre y otros mamíferos.
-En forma de ácido úrico: aves y otros animales de zonas secas.
Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden ser incorporados de nuevo por las plantas o ser usados por algunas bacterias.

Ciclos sedimentarios:
Son aquellos donde los elementos permanecen formando parte de la tierra, ya sean rocas o en el fondo marino, y de ahí a los organismos. En estos, la transformación y recuperación de los elementos es mucho más lenta y limitan el desarrollo de los seres vivos. Pertenecen a este tipo:
- Fósforo
- Azufre
El ciclo del agua es una combinación de los ciclos gaseoso y sedimentario, ya que esas sustancia permanece tanto en la atmósfera, como en la corteza terrestre.
Ciclo del nitrógeno:
. Es una molécula diatómica que podemos encontrar en la naturaleza en forma de: NH3 (procedente de los volcanes y la putrefacción de los organismos) y de NO, N2O, NO2 ( producidos de forma espontánea durante las tormentas eléctricas).
. Tiene propiedades químicas importantes como:
- Elevado calor específico: evita cambios bruscos de temperatura.
- Pasa fácilmente de estado oxidado a reducido.
- Solubilidad en agua: entra y sale de la materia sin dificultad.
Desde el punto de vista químico:
Intervenciones humanas en el ciclo del nitrógeno:
Fin.
Los ciclos biogeoquímicos consisten en la circulación y las transformaciones de los bioelementos a través de los componentes bióticos y abióticos de los ecosistemas, mediante procesos biológicos, geológicos y químicos.
A pesar de que estos ciclos tienden a ser cerrados las actividades humanas ocasionan su apertura y aceleración. Cuando los ciclos se alteran a gran escala se presentan problemas ambientales como: descongelamiento de los glaciares, la contaminación del aire y del agua, la reducción de la capa de ozono o el calentamiento global.
Nuestro planeta, actúa como un sistema cerrado en el que la materia existente permanece constante, pero sufre permanentes cambios en su estado químico dando lugar a la producción de compuestos simples y complejos. Es por ello que los ciclos de los elementos químicos gobiernan partiendo desde un estado elemental para formar componentes inorgánicos, luego orgánicos y regresar a su estado elemental.
Ciclos gaseosos:
Los elementos en los cuales se desempeñan la mayoría de transformaciones en la atmósfera y la hidrosfera, pertenecen a este tipo. La transformación de elementos de un estado a otro, es relativamente rápida. Pertenecen a este grupo:
- Nitrógeno
- Oxígeno y
- Carbono
Ciclo de agua:
¿Qué sabes del nitrógeno?
Desde el punto de vista
biológico:
El nitrógeno es un bioelemento, es decir, una sustancia que forma parte de los seres vivos y tiene funciones tan esenciales como participar en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, tanto el DNA como el RNA, y otras moléculas.
El nitrógeno en los seres vivos:
La reserva fundamental es la atmósfera, que está compuesta por un 78% de nitrógeno. No obstante, la mayoría de los seres vivos no lo puede utilizar en forma directa, con lo cual dependen de los minerales presentes en el suelo para su utilización. En los organismos productores el nitrógeno ingresa en forma de nitratos, y en los consumidores en forma de grupos amino. Existen algunas

bacterias
especiales que pueden utilizar directamente el nitrógeno atmosférico. Esas bacterias juegan un papel muy importante en el ciclo al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el nitrógeno en otras formas químicas como amonio y nitratos, para que puedan ser aprovechadas por las plantas.


Tipos de bacterias en el ciclo del nitrógeno:
. Bacterias y hongos fijadores de nitrógeno: Rhizobium, Azotobacter o Anabaena.
. Bacterias nitrificantes: transforman el amoníaco resultante del proceso de putrefacción en nitratos asimilables por las plantas según las dos reacciones de nitrificación mediante las bacterias, nitrosomas (amoníaco en nitritos) y nitrobacter (nitritos en nitratos empleados por las plantas como abonos) en sendas reacciones de oxidación el amoníaco.
. Bacterias desnitrificantes: transforman los nitratos mediante reacciones de reducción en nitrógeno que acaba ascendiendo a la atmósfera y empobrecen el suelo de nitratos, como por ejemplo: pseudomonas.
1. Fijación biológica del nitrógeno atmosfé-rico en el suelo.
Esta tarea es realizada por las bacterias nitrificantes, es decir, las que toman el nitrógeno gaseoso de la atmós-fera (N) y lo combinan con el hidrógeno para formar amoniaco (NH3). La reacción se representa así:
N2+ 8H+2NH3+ H2
Las bacterias nitrificantes viven dentro delos nódulos de las raíces de plantas leguminosas como el frijol y la arveja. Éste es un ejemplo de mutualismo donde las plantas les suministran alimento a las bacterias y reci-ben a cambio amoniaco o nitratos que no pueden tomar directamente de la atmósfera.En los ecosistemas acuáticos, la fijación de nitrógeno la realizan las cianobacterias que viven en las cavidades de plantas acuáticas.
2. Asimilación de nitratos o amoniacos:
Ocurre cuando las plantas leguminosas absorben a través de sus raíces nitrato (NH3) o amoniaco (NH3) para formar proteínas y ácidos nucleicos.
3.El nitrógeno se mueve en la cadena trófica.
Pasa de las plantas a los herbívoros y de éstos a los carnívoros a través de las redes tróficas
4. Amonificación.
Corresponde a la liberación de nitrógeno en forma de amonio (NH4), a partir de la orina, excrementos de las aves y organismos muertos
5.Nitrificación.
En este proceso intervienen dos tipos de bacterias: las nitrosomonas, que provocan un cambio químico en el amonio(NH4+) y producen nitrito (NO), y las nitrobacter, que actúan sobre el nitrito y hacen el cambio químico para convertirlo en nitrato. En este proceso, las moléculas de NH y NO son convertidas en nitrógeno molecular que no es asimilable.
6.Desnitrificación.
Es realizada por las
bacterias desnitrificantes , que producen un cambio químico en los nitratos en presencia de carbono y agua para convertirlo en N2(g),que es liberado directamente a la atmósfera para reiniciar el ciclo
Fijación industrial del N2:
Consiste en la obtención de NH3 a partir del N2 atmosférico mediante el proceso de Haber-Bosch. El NH3 se utiliza en multitud de procesos industriales, entre los cuales destaca la producción de fertilizantes.
Combustiones a alta temperatura:
En las cámaras de combustión de los motores o de las centrales térmicas se producen temperaturas suficientemente elevadas para hacer reaccionar el N2 y el O2 del aire, y producir NO2. Este gas pasa a la atmósfera, donde puede reaccionar con el agua y transformarse en nitrato.
Fertilizado excesivo:
Se produce una liberación de N2O hacia la atmósfera, lo cual contribuye al incremento del efecto invernadero, así como a la disminución de la fertilidad del suelo y la eutrofización y disminución de la calidad del agua que arrastra la gran cantidad de nitratos sobrantes.
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