Suelo. Este proceso es una sucesión ecológica en la que va. madurando el ecosistema suelo.

Transcripción

1

2 Suelo Es una parte fundamental de los ecosistemas terrestres. Contiene agua y elementos nutritivos que los seres vivos utilizan. En el se apoyan y nutren las plantas para su crecimiento. Consecuentemente, condiciona todo el desarrollo del ecosistema. Se forma a través de un largo proceso en el que intervienen el clima, los seres vivos y la roca más superficial de la litosfera. Este proceso es una sucesión ecológica en la que va madurando el ecosistema suelo.

3 Suelo Procesos involucrados La roca es meteorizada por agentes meteorológicos (frío/calor, lluvia, oxidaciones, hidrataciones, etc.) y así la roca se va fragmentando. Los fragmentos de roca se entremezclan con restos orgánicos: heces, organismos muertos o en descomposición, fragmentos de vegetales, pequeños organismos que viven en el suelo, etc. Con el paso del tiempo todos estos materiales se van estratificando y terminan por formar lo que llamamos suelo. Siempre se forman suelos muy parecidos en todo lugar en el que las características de la roca y el clima sean similares. El clima influye más en el resultado final que el tipo de roca Conforme avanza el proceso de formación del suelo, haciéndose más evolucionado, menos influencia tiene el material original que formaba la roca y más el clima en el que el suelo se forma.

4 Estructura del suelo

5 Estructura del suelo Características de los horizontes Horizonte A00 y A0: los más superficiales y en ellos se acumulan hojas, restos de plantas muertas, de animales, etc. Horizonte A: acumula el humus por lo que su color es muy oscuro. El agua de lluvia lo atraviesa, disolviendo y arrastrando hacia abajo iones y otras moléculas. A esta acción se le llama lavado del suelo y es mayor cuando la pluviosidad es alta y la capacidad de retención de iones del suelo es baja (suelos poco arcillosos). En los climas áridos el lavado puede ser ascendente, cuando la evaporación retira agua de la parte alta del suelo, lo que provoca la llegada de sales a la superficie (salinización del suelo). Horizonte B: acumula los materiales que proceden del A. Horizonte C: está formado por la roca madre más o menos disgregada.

6 Tipos el suelo según su textura Rocoso (fragmentos de roca) > 2 mm de diámetro Arena 2,00-0,05 mm de diámetro Limo 0,050-0,002 mm de diámetro Arcilla < 0,002 mm de diámetro

7 Textura del suelo La textura del suelo depende de la proporción relativa de arena, limo, arcilla y materia orgánica. Un suelo con mas de 40% de materia orgánica, se denomina generalmente orgánico. La textura constituye una guía para determinar la facilidad de cultivo de un terreno, que puede ser: ligera o gruesa en un suelo arenoso fina o densa en un suelo arcilloso (O. Bockman, et al; 1993). La arena y la mayoría de los limos, son químicamente inertes. Propiedades químicas dependen, básicamente, de la: naturaleza de las partículas de arcilla y de la materia orgánica del suelo capacidad para controlar la acidez, aglutinar, liberar nutrientes y componentes nocivos

8 Porosidad del suelo Es de suma importancia en los suelos, pues es la responsable de proveer a las plantas de agua y aire en proporciones adecuadas. Macroporos: comúnmente ocupados por aire Microporos: ocupados por agua, reteniéndola por capilaridad. En suelos de textura fina es mayor la presencia de los microporos mientras que en los suelos constituidos por gravas, son mayores los macroporos

9 Impactos sobre la porosidad del suelo El ingreso de aguas residuales industriales en el suelo, modifica la porosidad del mismo, aumentando o disminuyendo la distribución y el tamaño de los poros en función de la presencia de sólidos disueltos del volumen de líquido aplicado y de las condiciones climáticas. Los residuos químicos presentes en las aguas residuales pueden modificar los agregados del suelo, provocando modificaciones estructurales que afectan la porosidad. Ambas variaciones disminuyen en gran medida la calidad del suelo.

10 Composición del suelo Materia orgánica: tiene su origen en organismos vivos. En todo suelo hay materia orgánica, llamada humus. En un suelo del desierto puede estar en una proporción del 1%, mientras que en la turba la proporción llega al 100%. Una cifra media común a bastantes suelos sería la de un 5% (2% de carbono). Está formada por restos de organismos muertos, excreciones, etc.; tan profundamente transformados que ya no puede advertirse, normalmente, su estructura original.

11 Es un factor importante para la productividad del suelo, debido a que: La materia orgánica del suelo contiene abundantes nutrientes y estos se ven liberados al producirse su descomposición. Parte de ésta actúa como alimento para los organismos del suelo. Estabiliza los agregados de los suelos minerales. La materia orgánica contenida en el suelo consta de: Raíces de plantas vivas, bacterias, hongos y animales Exudados de las raíces de plantas y organismos del suelo Plantas muertas y otros organismos en diversas fases de descomposición

12 Algunas bacterias influyen directamente en el estado y disponibilidad de nutrientes en el suelo: Transformando por oxidación el amonio en nitrato (Nitrificación) Convirtiendo el nitrato en oxido nitroso y en gas nitrógeno (Desnitrificación) Excretando enzimas (ureasa) que liberan amoniaco de la urea Liberando nutrientes minerales de la materia orgánica y posiblemente, también de los minerales inorgánicos. Produciendo hormonas del crecimiento de las plantas que potencian el desarrollo de las raíces. Compitiendo con elementos patógenos, limitando con ello su oportunidad de causar enfermedades.

13 Comparación entre suelo agrícola y desértico Materia orgánica y organismos vivos Pocos componentes orgánicos, arcillas y óxidos de hierro Mayormente rocas, en desintegración Horizonte D (R): Roja madre fragmentada

14 Servicios ecosistémicos del suelo Provisión de agua y nutrientes (minerales) Regulación del agua Lixiviación (extracción de compuestos solubles por el agua) Intercambio catiónico Fijación de las raíces de las plantas Descomposición y conversión de materia y gases Nutrición de organismos

15 Agua El agua es vital a nivel de planeta porque: Regula el clima de la Tierra. Transporta energía. A través de la lluvia limpia la atmósfera. Lava los desechos del suelo. Distribuye la vida a través de caudales DE ríos y corrientes marinas. El agua es vital a nivel de organismo vivo porque: Es el Componente mayoritario de los seres vivos. Es el Principal disolvente biológico. Proporciona un medio adecuado para la vida. Mantiene constante nuestra temperatura corporal.

16 Distribución desigual La disponibilidad de agua dulce que existe en una zona, en general, depende del volumen de precipitaciones que se produce en ella. La precipitación media en argentina es bastante desigual. La diferencia entre el volumen de precipitaciones producidas en una zona y las pérdidas por evapotranspiración: lluvia útil. Lluvia útil: la que alimenta a la escorrentía superficial y a las aguas subterráneas, en general.

17 Un recurso limitado

18 Agua Propiedades Formada por dos átomos de hidrogeno (H) y uno de oxígeno (O), adquiriendo una estructura molecular bipolar. A temperatura ambiente es liquida, inodora, insípida e incolora (aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes). Es el único compuesto que puede estar en los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) a las temperaturas que se dan en la Tierra. No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en su ausencia completa Casi la totalidad de los procesos químicos tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, entre ellos: Procesos en organismos vivos Procesos químicos en la superficie de la tierra, en laboratorios y en la industria

19 Agua Propiedades biológicas El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos. El protoplasma, que es la materia básica de las células vivas, consiste en un sistemas coloidal de grasas, carbohidratos, proteínas, sales y otros compuestos químicos, muchos de ellos disueltos en agua. El agua actúa transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. Interviene en los procesos de hidratación, hidrólisis y oxidación-reducción La sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua, que sirve para transportar los alimentos y desechar el material de desperdicio.

20 Agua Propiedades biológicas (cont.) Permite la difusión, es decir el movimiento en su interior de partículas sueltas, constituyendo el principal transporte de muchas sustancias nutritivas. El agua desempeña también un papel importante en la descomposición metabólica de moléculas tan esenciales como las proteínas y los carbohidratos. Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en una amplia variedad de ambientes térmicos. Ayuda a regular el calor de los animales. Tiene un importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en la regulación del efecto invernadero. Interviene (plantas) en el mantenimiento de la estructura celular. Proporciona flexibilidad a los tejidos. Actúa como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio lubricante (sinovia) en sus articulaciones

21 Contaminantes según procedencia Agricultura y ganadería: biocidas, CH 4, amoníaco o NH 3, ácido sulfhídrico o SH 2, óxido nitroso o N 2 O, ion nitrato o NO 3-, ion amonio o NH 4+, ion hidrógeno fosfato o HPO 4 2-, compuestos orgánicos volátiles (contienen carbono) o COV, purinas (base nitrogenada) o C 5 H 4 N 4 Generadoras de electricidad: CO, CO 2, NO X, SO X, dióxido de uranio o UOX, aromáticos policíclicos o PAH, partículas sólidas o PS Transporte: hidrocarburos o HC, CO, CO 2, NOx, SOx, PAH, PS, COV, dioxinas o compuestos químicos organoclorados o policlorodibenceno-p-dioxinas o PCDD, PAN o nitrato de peroxiacilo, O 3, Pb Minería: metales o Me, PS, SO X, NO X, CO, CO 2, cianuro o CN -, aguas ácidas

22 Contaminantes según procedencia Metalurgia: PS, Me, COV, aguas ácidas, disolventes Industria química y electrónica: COV, Me, CN -, disolventes, demanda química de oxígeno o DQO, CO, CO2, NOx, SOx, CFC, ácido sulfhídrico o SH 2, ion nitrito NO 2-, ion sulfito o SO 3 2- Tratamiento de residuos: CO 2, CH 4, NH 3, NOx, SOx, PS, COV, Me, dioxinas, policlorobifenilos o PCB, DQO, hidrocarburos aromáticos policíclicos o PAH Fuentes naturales: HC, COV, CO, CO 2, NOx, SH 2, N 2 O, NH 3, CH 4, clorometano o CH 3 Cl, HCl

23 Contaminantes según medio receptor Atmosféricos Urbanos Interiores Agua Marinas Suelo

24 Contaminantes según impacto Efecto invernadero: CO 2, CH 4, CFC, HCFC, O 3, N 2 O, CH 3 Cl, CCl 4 Acidificación: CO 2, NOx, SOx, NH 4+, HCl Disminución del ozono estratosférico: CFC, halones (gases extintores de incendios utilizados hasta su reemplazo por el gas inergén nombre comercial), N 2 O Formación de Smog: NO X, SO X, HC, O 3, PS, Pb, CO, PAN, COV, PAH Eutrofización (medios hidrosférico): NO 3-, PO 4 3-, NH 4+, DQO Toxicidad humana: Me, NH 4+, CO, Br -, CN, PO 4 3-, NO 3 2-, SO 2, NO X, COV, biocidas, PAH Ecotoxicidad (sistemas acuáticos y terrestres): Me, COV, PAH, biocidas

25 Efectos tóxicos: caracterización Locales: zona de contacto en el organismo Sistémicos: posterior a su distribución en el organismo, afectando uno o varios órganos Reversibles: si desaparece el tóxico y su efecto Irreversibles: no desaparece el tóxico, y por lo tanto tampoco su efecto Inmediatos: tras su ingestión, e.g. cianuro Retardados: efecto tras un período de espera Morfológicos: observables en tejidos, suelen ser irreversibles y graves Funcionales: afectan al órgano en cuanto a sus funciones, generalmente desde dosis bajas. Bioquímicos: afecta a nivel molecular. Alérgicos: reacciones de el sistema inmunitario hacia sustancias que no molestan a la mayoría de las personas, e.g. vestigios de maní, polen, esporas de moho, caspa de animales, etc. Idiosincráticos: propios de cada individuo.

26 Toxicodinamia y toxicocinética Polutante Exposición Toxicocinética Absorción Metabolismo Distribución Eliminación Receptores en células de órgano/ tejido diana Toxicodinamia Modificación del Ecosistema Cuando el número de individuos afectado implica un impacto en el ecosistema

27 Agente químico Fase de absorción Distribución y biotransformación Fase clínica Eliminación Toxicodinamia y toxicocinética Toxicocinética (nos ayuda a conocer la permanencia del tóxico dentro del organismo) Aire Agua Inhalación Ingestión Del plasma al órgano diana Efecto tóxico Orina Heces Alimentos Otros Contacto cutáneo Contacto ocular Otros Exhalación Bilis Sudor, lágrimas Otros Toxicodinamia

28 Relación dosis-respuesta Dosis Sin efecto Efecto débil Efecto medio Efecto grave Muerte

29 Ecotoxicología Es más compleja que la toxicología a nivel de organismos porque adiciona procesos que ocurren en los medios, a la vez que se nutre de la toxicología convencional con conceptos como: toxicidad aguda de una sustancia representada por su DL 50 o dosis letal 50, es decir la dosis letal en una muestra sobre el 50% de individuos de esa muestra. alteraciones producidas por dosis subletales y sus consecuencias. alteraciones en la reproducción a nivel de fecundidad. influencia en el ADN celular. Especies bioindicadoras o centinelas, que deben ser: abundantes muy sensibles al medio de vida fáciles y rápidas de identificar bien estudiadas en su ecología y ciclo biológico con poca movilidad. Ejemplo: líquenes en la Reserva Costanera Sur

30 Eutrofización Significa simplemente enriquecimiento con nutrientes, por lo que, en un principio, resulta natural. Cuando adquiere valores por encima de lo ecológicamente tolerable, diversas especies pueden verse afectadas. Dado que en general es de causas antropogénicas, se lo llama también eutrofización cultural. La descarga de nutrientes como nitratos y fósforos, o de compuestos orgánicos limitantes como vitaminas, en aguas cloacales y residuales industriales, como así también el transporte de fertilizantes utilizados en agricultura por aguas de escorrentía, conduce a un exceso de estos nutrientes en lagos y otros cuerpos de agua, incrementando la producción de algas verdeazuladas. Inicialmente dichas algas oxigenan el agua, pero a medida que mueren su descomposición consumen oxígeno, a la vez que su excesiva presencia en la superficie impide la oxigenación del agua, trayendo como consecuencia la muerte de la fauna que yace debajo. Adicionalmente, la producción de toxinas acelera la muerte de la fauna. Puede también ocurrir en sistemas marinos semi-cerrados como el Mar Mediterráneo.

31 Especies probabilidades de ocurrencia en una muestra p ij = N ij N it S θ = i=1 N ij es la cantidad de individuos de la especie j en la muestra i N it la cantidad total de individuos (de todas las especies) en la muestra i S es la cantidad total de especies. S p i = i=1 Ni = 1 S N N T N i = 1 N T N T = 1 T i=1 Conclusión: θ no sirve como índice de diversidad biológica porque siempre da 1

32 Biodiversidad Índice de Shannon- Weaver Cada uno de los sucesos (especie j) en una muestra i es una fuente de información de valor log 2 (p ij ) con probabilidad p ij. Es decir, cada una de esas fuentes de información j tiene probabilidad de ocurrencia p ij en la muestra i. Por lo tanto, para obtener el nivel total de información de cada muestra i se deberá ponderar cada fuente de información con su probabilidad de ocurrencia. Nos queda entonces, como fórmula final: i I SW S = j=1 p ij log 2 (p ij ) = p ij log 2 (p ij ) S j=1 Que es el índice de Shannon-Weaver, el más utilizado para calcular diversidad biológica de especies en muestras, y sus unidades son bits/individuo.