Tema 19. El flujo de materia en las comunidades. Ciclos biogeoquímicos

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Marina Cuenca Valenzuela
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1 Tema 19. El flujo de materia en las comunidades. Ciclos biogeoquímicos 1) El flujo de materia y energía en los ecosistemas van de la mano 2) La composición química de la corteza terrestre y la biosfera difiere notablemente 3) Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas 4) Los productores primarios (plantas) reciclan una parte de los nutrientes: concepto de reabsorción (retranslocación). 5) Los saprotrofos reciclan los nutrientes retenidos en la materia orgánica muerta 6) La presencia de los detritívoros facilita la acción de los descomponedores. 7) La actividad de los descomponedores depende de las condiciones ambientales abióticas 8) La tasa de mineralización de la materia orgánica muerta puede condicionar la PPN 9) La actividad de los descomponedores también depende de la composición de la materia orgánica muerta 10) Balance de nutrientes en los ecosistema: entradas y salidas 11) Parte de los nutrientes entra en el ecosistema en forma de deposiciones secas y húmedas. El problema de la lluvia ácida 12) Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se pierde por lixiviación. Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques 13) El ciclo global del nitrógeno, carbono y el fósforo

reciclan a diferentes escalas 4) Los productores primarios (plantas) reciclan una parte de los nutrientes: concepto de reabsorción (retranslocación).

2 El flujo de materia y energía en los ecosistemas van de la mano

3 La composición química de la corteza terrestre y la biosfera difiere notablemente Abundancia de elementos (%) Elemento Corteza terrestre Humanos Plantas O Si Trazas Al Trazas Fe Ca Na Trazas K Mg H N Cl P C

7 0.026 Trazas Al 8.1 0.00009 Trazas Fe 5 0.006 0.01 Ca 3.6 1.42 0.5 Na 2.8 0.

4 Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas Ciclado a nivel de comunidad Consumidores Productores primarios SUELO Materia orgánica muerta Descomponedores Lixiviado de nutrientes

5 Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas Ciclos biogeoquímicos (a escala global) Los ciclos biogeoquímicos pueden ser de dos tipos en función de la fuente principal de entrada a los ecosistemas: 1) Sedimentarios: El suelo y las rocas son los principales reservorios y puntos de entrada (P, Ca) Atmósfera Mares y océanos 2) Gaseosos: La atmósfera y el océano son los principales reservorios y puntos de entrada (N, C, O) Comunidades de organismos Corteza terrestre y marina

las rocas son los principales reservorios y puntos de entrada (P, Ca) Atmósfera Mares y océanos 2) Gaseosos: La

6 Los productores primarios (plantas) reciclan una parte de los nutrientes: concepto de reabsorción (retranslocación) Modificado a partir de Smith and Smith 2007

7 Los saprotrofos reciclan los nutrientes retenidos en la materia orgánica muerta Los organismos que utilizan la materia orgánica como fuente de energía y materia se denominan saprotrofos (Begon et al. 2006): 1) Descomponedores: bacterias y hongos (son los responsables de la mineralización de la materia orgánica) Ecosistema terrestres 2) Detritívoros

8 La presencia de los detritívoros facilita la acción de los descomponedores Descomposición de hojas de Spartina maritima después de 99 días Respiración (ml CO 2 h -1 g de cadáver) Cadáveres de pequeños mamíferos Cadáver agujereado artificialme nte Cadáve r intacto Begon et al. 2006

de 99 días Respiración (ml CO 2 h -1 g de cadáver) Cadáveres de

9 La actividad de los descomponedores depende de las condiciones ambientales abióticas Smith and Smith 2007 Molles 2006

10 La tasa de mineralización de la materia orgánica muerta puede condicionar la PPN PPN:10-80 g m -2 año -1 PPN: g m -2 año -1

11 La actividad de los descomponedores también depende de la composición de la materia orgánica muerta Porcentaje del peso inicial Modificado a partir de Smith and Smith 2007

12 La actividad de los descomponedores también depende de la composición de la materia orgánica muerta (Fitoplancton) (Fanerógamas dulceacuícolas) (Algas (Fanerógamas grandes) marinas) (Gramíneas (Juncos, carrizos y espadañas) ) (Mangles) (Árboles planifolios caducifolios) La relación C:N disminuye (Árboles planifolios perennifolios) Begon et al Molles 2006

marinas) (Gramíneas (Juncos, carrizos y espadañas) ) (Mangles) (Árboles planifolios

13 Balance de nutrientes en los ecosistema: entradas y salidas Absorción de gases de la atmósfera (C, N y O) Deposición seca y húmeda Emisión de gases a la atmósfera (C, N y O) Absorción de gases Emisión de gases Deposición seca y húmeda Escorrentía superficial, arroyo y ríos Escorrentía superficial, arroyo y ríos Descomposición de la roca madre y el suelo Percolación de lixiviados al nivel freático Flujo hacia estuarios y mares Absorción y emisión de gases Emisión gases Disolución gases en agua Caída al y liberación desde el sedimento Aerosoles Descarga del nivel freático

superficial, arroyo y ríos Descomposición de la roca madre y el suelo Percolación de lixiviados al nivel freático Flujo hacia estuarios y mares

14 Parte de los nutrientes entra en el ecosistema en forma de deposiciones secas y húmedas Deposición húmeda Deposición seca Demanda del nutriente Cl N + Precipitación - + Precipitación - S K Begon et al Precipitación Quercus pyrenaica + - Precipitación

Demanda del nutriente Cl N + Precipitación - + Precipitación - S

15 Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se pierde por lixiviación. Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques Begon et al Cuenca desforestada Cuenca control Evolución de la concentración de nutrientes en el agua drenada en una cuenca talada y no talada en un sistema forestal dominado por árboles caducifolios (Hubbard Brook)

2006 Cuenca desforestada Cuenca control Evolución de la concentración de nutrientes en el

16 Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se pierde por lixiviación. Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques Explotación de montes bajos de Castanea sativa Rubio y Escudero (2003). Forest Ecology and Management 183: Si no se hacen talas reiteradas ni el sistema sufre alguna perturbación catastrófica, los nutrientes en el suelo se recuperan con el tiempo

17 El ciclo global del carbono Smith and Smith 2007 Emisiónes (descomposición mat. org. del suelo) 750 Gt Emisiónes (respiración, combustiones) Absorción (fotosíntesis) 560 Gt Difusión Materia aloctona Fotosíntesis Respiración Materia orgánica del suelo 1500 Gt Gt Gt Sedimentación (rocas carbonatadas)

del suelo) 750 Gt Emisiónes (respiración, combustiones) Absorción

18 El ciclo global del nitrógeno Actividades humanas 100 Desnitrificación Fijación biológica Deposición seca y húmeda < Fijación por Desnitrificación rayos < Materia orgánica Aguas subterráneas Materia aloctona y N disuelto 8000 Entierro permanente

1200 140 15 Fijación por Desnitrificación rayos <3 110 36 Materia

19 El ciclo global del fósforo Smith and Smith 2007

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