TEMA 5: Sistemas edáficos y sistemas de producción de alimentos terrestres y sociedades (12 HORAS)

Transcripción

1 v Sistemas Ambientales y Sociedades TEMA 5: Sistemas edáficos y sistemas de producción de alimentos terrestres y sociedades (12 HORAS) Belén Ruiz IES Santa Clara. 1ºBACHILLER INTERNACIONAL Dpto Biología y Geología.

2 CONTENIDOS 5.1. Introducción a los sistemas edáficos 5.2. Sistemas de producción de alimentos terrestres y opciones de alimentación. 5.3.Degradación y conservación del suelo. Preguntas fundamentales: Este tema puede resultar especialmente apropiado para considerar las preguntas fundamentales A, B, E y F.

3 V Sistemas Ambientales y Sociedades 5.1. Introducción al sistema edáfico. Belén Ruiz IES Santa Clara. 1ºBACHILLER Dpto Biología y Geología.

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5 1.EL SUELO COMO INTERFASE, COMPOSICIÓN, FORMACIÓN. Definición. El suelo como interfase Qué es el Suelo? Es la capa superficial de la corteza terrestre en las áreas continentales, de espesor variable resultante de la alteración del sustrato litológico * Es un medio dinámico, en continuo cambio debido a la interacción entre la atmósfera, la hidrosfera, la corteza terrestre y la biosfera Evoluciona, hasta alcanzar las condiciones de equilibrio con la biocenosis que se desarrolla en él, con el clima y las condiciones climáticas Términos clave El sistema edáfico es un ecosistema dinámico que presenta entradas, salidas, reservas y flujos.

6 EL SUELO COMO INTERFASE: subsistema surgido de la interacción entre la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera, y la corteza terrestre. INTERCAMBIO DE GASES CON LA ATMÓSFERA: en el suelo se produce una intensa respiración de la materia orgánica: se consume oxígeno atmosférico y se emite CO 2. Transfiere calor que afecta a la temperatura de la atmósfera lo que provoca una interacción entre el suelo y la humedad atmosférica. Emisión de CO 2 Absorción de oxígeno INTERCAMBIO DE MATERIA CON LA BIOSFERA: la biosfera aporta materia orgánica que aprovechan los detritívoros y descomponedores. La materia inorgánica es aprovechada por los productores. Los Productores crecen sobre el suelo y los animales se comen a los productores, los humanos nos alimentamos de productores y consumidores. Materia orgánica muerta INTERACCIÓN CON LA CORTEZA TERRESTRE: el suelo favorece la meteorización química de la roca madre sobre la que se desarrolla, y recibe de ella las sales minerales. Infiltración Ascenso capilar y evaporación CIRCULACIÓN DE AGUA EN EL SUELO: El agua de las precipitaciones se infiltra en el suelo produciendo un lavado de sales solubles hacia zonas profundas. Se produce también un ascenso capilar y una evaporación. Nutrientes inorgánicos Sales minerales Meteorización química.dibuje un diagrama de flujo que muestre las interacciones entre el suelo, la atmósfera, la litosfera y la biosfera identificando con colores distintos los procesos de transferencia ( entradas y salidas ) de los de transformación

7 LOS COMPONENTES DEL SISTEMA SUELO Términos clave Almacen (Reservas) Transferencias Entradas Salidas Transformacio nes Materia orgánica, organismos, nutrientes, minerales, agua y aire. Mezcla biológica, (movimiento de partículas del suelo en suspensión), lixiviado. Materia orgánica (incluye hojarasca) y materia inorgánica desde la roca madre, precipitaciones y energía. Absorción por las raíces de las plantas y erosión del suelo. Lixiviación Meteorización, descomposición, y el ciclo de nutrientes químicos.

8 EL SUELO Definición cómo se forma? Funciones Capa superficial, disgregada y de espesor variable que recubre la corteza terrestre procedente de la meteorización mecánica y química de la roca preexistente. Es la interfase entre la biosfera, hidrosfera, atmósfera y geosfera => es el Ecosistema necesario para que se cierre el ciclo materia Disgregación de la roca madre Causas: Meteorización Física o mecánica Seres vivos Química Usos Soporte plantas. Edificación. Construcciones lineales (ferrocarriles, carreteras, autopistas) Fosas sétpticas. Fuente de recursos: Minerales. Geológicos. Geomorfológicos. Paleontológicos Testimonio de la evolución humana. Receptor de impactos Erosión. Contaminación. Sobreexplotación. Empobrecimiento de su fertilidad. Degradación biológica. Compactación. Recubrimientos artificiales.

9 COMPONENTES DEL SUELO Componentes en los 3 estados de la materia Inorgánicos: aire, agua y minerales (que son fragmentos de rocas sales procedentes de la meteorización de la roca madre). Distribuidos en 2 tipos Orgánicos: Materia orgánica sin transformar (hojas y ramas, excrementos, cadáveres). Microorganismos formadores de humus. Humus (ácido), que es previo a la mineralización.

10 COMPONENTES DEL SUELO FRACCIÓN INORGÁNICA SÓLIDA Las partículas se clasifican según sus TAMAÑOS. Los tamaños determinan la TEXTURA del suelo. El análisis granulométrico estudia las cantidades de cada uno de los tamaños. Fragmento de roca madre Insoluble: Las arcillas retienen el agua y las sales minerales. Las arenas facilitan la circulación de agua y de gases. El limo es el tamaño intermedio entre ambos, presenta características intermedias. Cuando en un suelo aparecen las mismas cantidades de los tres tipos se dice que es un suelo equilibrado o franco. Fragmento de roca madre soluble:: Sales minerales, sulfatos, nitratos, fosfatos, potasio, magnesio.. AIRE Mayormente oxígeno y nitrógeno. El oxígeno permite la vida, respiración de los seres aeróbicos y las raíces de las plantas AGUA Disuelve las sales minerales y las moviliza para las plantas. Rápido movimiento de lixivia los nutrientes. Causa salinización su rápido ascenso. Crea condiciones de anoxia y acidificación cuando existen grandes volúmenes de agua que anegan el suelo.

11 COMPONENTES DEL SUELO FRACCIÓN ORGÁNICA La cantidad de materia orgánica puede variar entre el 1% en suelos desérticos y el 100% en la Turba. El promedio es del 5%. La fracción orgánica está formada por: SERES VIVOS: lombrices, raíces, tallos subterráneos, nemátodos... HUMUS: Materia orgánica en descomposición y los productos de secreción y excreción de los seres vivos. Es de color oscuro, tiende a unirse con la arcilla, formando el complejo húmico-arcilloso, que proporciona gran fertilidad a los suelos ya que retiene sales minerales y agua. El humus a medida que se forma se va también destruyendo ya que es sometido a un proceso de mineralización por bacterias El proceso de formación del humus hasta su estabilización en el terreno es la HUMIFICACIÓN.

12 COMPONENTES DEL SUELO ORGANISMOS DEL SUELO Invertebrados, microorganismos y mamíferos Los invertebrados del suelo, como gusanos disgregan la materia orgánica en materia orgánica más pequeña. Las partículas pequeñas de materia orgánica son descompuestas por los microorganismos así se recicla los nutrientes minerales. Con sus madrigueras los mamíferos ayudan a airear y a mezclar el suelo (Ejemplo: topos)

13 COMPOSICIÓN DEL SUELO No tiene un espesor fijo ( desde cm hasta unos pocos metros ) y es una mezcla de varios componentes diferentes. según su estado físico distinguimos tres fases :

14 Fracción mineral Fracción orgánica Arena: Entre 0,05 y 2 mm Limo: Entre 0,002 y 0,05 mm Arcilla: Menor de 0,002 mm Aire Agua

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16 FASE SÓLIDA Organismos del suelo

17 LOS SERES VIVOS ( Biocenosis del suelo )

18 Los saprófitos o descomponedores permiten reciclar la materia orgánica muerta en materia inorgánica utilizable por las plantas

19 HUMUS: Sustancia residual de color oscuro compuesta por los restos vegetales y animales parcialmente descompuestos por microorganismos. Está formada por sustancias poliméricas, de carácter ácido, que forman agregados entre ellas y con los componentes minerales del suelo. Absorbe agua, iones y moléculas orgánicas de manera intercambiable Une covalentemente otras sustancias a través de sus grupos funcionales Un suelo rico en humus retiene gran cantidad de cationes ( Ca ++, Na +, K +, NH 4+, ) con gran valor nutritivo para las plantas.

20 LA INERTE ( SIN VIDA ) La materia orgánica : restos de organismos en descomposición. Es el Humus y los compuestos húmicos. No suelen superar el 5 % de la fracción inerte

21 DESCOMPOSICIÓN ORGÁNICA EN EL SUELO. HUMUS Procesos físicos y químicos Humificación (proceso biológico) Mineralización (proceso biológico) Materia orgánica muerta Mantillo Humus Materia inorgánica

22 El procesos de transformación de la materia orgánica en inorgánica en el suelo II

23 AGUA Y AIRE Los diferentes tipos de grano dejan oquedades que llegan a ocupar entre el 40 al 60 % del suelo. Estas cavidades suelen estar ocupadas por aire y agua. Es de gran importancia que las cavidades estén comunicadas con la atmósfera para que el aire penetre en ellas. Los abonos orgánicos, las lombrices y el arado del terreno contribuyen a la AIREACIÓN. La concentración de O 2 desciende a medida que vamos profundizando. La concentración de CO 2 es mayor en el suelo que en la atmósfera debido a la respiración y descomposición de los organismos que viven en el suelo.

24 FASE LÍQUIDA Ocupa parte de los poros más pequeños del suelo y es el vehículo que transporta los nutrientes inorgánicos que son absorbidos por las raíces de las plantas

25 Una gran cantidad del agua se filtra por el terreno desapareciendo hacia corrientes subterráneas. El agua que queda retenida en los huecos es la que van a usar las plantas. Se llama CAPACIDAD DE RETENCIÓN de un suelo al porcentaje de agua que retiene. La capacidad de retención depende de la textura y de la estructura. Un suelo arenoso no retiene prácticamente nada de agua, mientras que un suelo arcilloso retiene en exceso. La humificación es un paso anterior a la mineralización

26 El agua del suelo puede ser de diferentes tipos según su movilidad : Agua circulante : agua de gravitación, agua capilar absorbible Agua retenida : No puede ser absorbida por las raíces,. No es un recurso

27 FORMACIÓN DEL SUELO A partir de las rocas y a través de complejos procesos físicos, químicos y biológicos. Material original Clima Topografía Actividad biológica Tiempo Reducción de la roca a regolito (fragmentos de roca) Algas, líquenes fotótrofos productores de materia orgánica soportan el crecimiento de bacterias y hongos quimioheterótrofos. Quimioheterotrofos excretan ácidos orgánicos que contribuyen a la disolución de los minerales. Desarrollo de pequeñas plantas

28 LA FORMACIÓN DEL SUELO ( EDAFOGÉNESIS ) * Este proceso puede variar dependiendo de varios factores pero es muy similar la mayoría a de las veces y se asemeja mucho a una sucesión ecológica 1.-Meteorización Se parte de un sustrato rocoso ( roca desnuda o roca madre ) sobre el que actúan los agentes meteorizantes y erosivos.provocan una disgregación física y una alteración química de sus componentes minerales. Al cabo de un tiempo la roca estará mas o menos modificada 2.- Primeros colonizadores Se asientan los primeros seres vivos líquenes, bacterias y luego musgos. Se fijan a las rocas y retiene agua de la atmófera que altera la roca. Al germinar introducen las raíces por las microfisuras de la roca y junto con los productos que depositan alteran la roca 3.- Actividad biológica y acción erosiva Prosigue la actividad biológica ( origina mas sustrato vegetal, fiisuras en la roca y retención de humedad ) a la vez que los agentes erosivos continuan. Se constituye un suelo que irá aumentando en profundidad y estratificándose en varios horizontes con características propias y en su base se localizará la roca madre

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30 FORMACIÓN DEL SUELO: DESARROLLO DE LOS HORIZONTES A, B Y C Disgregación de la Implantación de la vegetación y organismos Transformación de los horizontes

31 FORMACIÓN DEL SUELO PRIMERA FASE aire Fragmentos de roca Liberan Bioelementos : (Ca, Na,K) Función: Alimento para los seres vivos H 2 O Producen Huecos Rellenos de: Agua Na + ROCA MADRE K + Ca 2+ H 2 O la roca madre se disgrega Consecuencia 1º Meteorización física y química. Aire

32 SEGUNDA FASE Na + LÍQUENES MUSGOS H 2 O ROCA MADRE aire K + Ca 2+ MUSGOS H 2 O LOMBRICESO MICROORGANISMOS MUSGOS MICROORGANISMOS, PLANTAS MÁS GRANDES INVERTEBRADOS 2º SE INSTALAN PLANTAS (MUSGOS Y LÍQUENES) COLONIZACIÓN POR LOS SERES VIVOS 1º SE INSTALAN

33 TERCERA FASE PROPORCIONA NUTRIENTES EVITA VARIACIONES DE TEMPERATURA LÍQUENES MUSGOS H 2 O aire HUMUS MICROORGANISMOS MATERIA ORGÁNICA QUÉ ES? FUNCIÓN RETIENE EL AGUA Na + ROCA MADRE K + Ca 2+ MUSGOS H 2 O LOMBRICESO MUSGOS HUMUS O MANTILLO PRODUCEN COLONIZACIÓN POR BACTERIAS Y HONGOS

34 Meteorización de la roca madre Suelo C Comunidad colonizadora aporte de materia orgánica Suelo AC Lixiviado Suelo ABC

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37 EL PERFIL DEL SUELO El suelo está estructurado desde la superficie hasta la roca madre en una serie de estratos mas o menos horizontales llamados horizontes Los horizontes se diferencian entre sí por su estructura composición y propiedades y externamente por su color y textura Un perfil completo consta de dos tipos de horizontes, los mas superficiales son los de de lavado o arrastre ( Horizonte A ), debajo se encuentran los de acumulación ( Horizontes B ) que se asientan sobre el material rocosos que se está degradando ( Horizonte C )

38 HORIZONTES DEL SUELO Horizonte A Horizonte B

39 Perfil de un suelo.

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42 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES Términos clave La estructura y las propiedades de los suelos arenosos, arcillosos y limosos difieren de muchas maneras, incluyendo en el contenido de minerales y nutrientes, el drenaje, la capacidad de retención de agua, los espacios con aire, la biota y el potencial para retener la materia orgánica. Cada una de estas variables está relacionada con la capacidad del suelo para promover la productividad primaria.

43 PROPIEDADES FÍSICAS : LA TEXTURA DEL SUELO * La textura del suelo se define a partir del tamaño y distribución de las partículas que componen su fracción mineral. La textura es la proporción que posee un suelo de arcilla, limos, arena fina, arena gruesa, gravas y cantos, aunque a efectos de su contribución a la fertilidad sólo se tienen en cuenta las cuatro primeras fracciones. Estas fracciones se clasifican según su tamaño. En función de su textura un suelo puede ser : Arenoso : presenta mas del 70 % de arena Arcilloso : presenta mas del 70 % de arcilla Franco : Mas del 30 % de arcilla o limo y mas del 30 % de arena

44 Términos clave Un triángulo de textura de suelos ilustra las diferencias de composición de los suelos.

45 Porosidad y permeabilidad de los suelos Suelos arenosos: Permeabilidad alta Porosidad: porcentaje de huecos que existen en el suelo en relación al volumen total. Permeabilidad: capacidad que tiene un suelo para permitir el paso de fluidos a través de él. Depende de la comunicación que hay entre los poros y del diámetro del poro. Arcillas y limos: Permeabilidad muy baja y porosidad muy alta. La baja permeabilidad de las arcillas puede significar que sea difícil el acceso para las raíces ya que las sales minerales se quedan en los poros. Así puede ser un suelo rico en sales minerales y con baja fertilidad. Absorción y adsorción de agua Pérdida de agua Expansividad: propiedad de los suelos por la cual pueden hincharse o agrietarse en función si aumenta o disminuye la cantidad de agua alojada en ellos.

46 ph del suelos Los suelos arcillosos fomenta acidez alta, lo cual tiene un efecto sobre sus características químicas. Cuando el suelo absorbe más agua, se rellena con iones de hidrógeno H +. Esto hace el suelo más ácido y reduce la cantidad de otros cationes, por lo que estos cationes, potasio, magnesio o amonio sean perdidos por lixiviación. Además los iones de aluminio y hierro empiezan a ser más disponibles para las plantas, siendo ambos tóxicos. Efectos de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa. (fuente: enciclopedia Wikipedia) La lluvia ácida en el Norte de Europa ha tenido un mayor impacto haciendo el suelo más ácido, con ello más disponibilidad para los árboles de aluminio y hierro dañando los bosques de coníferas.

47 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO DEPENDIENTES DE LA TEXTURA * Compare la estructura y las propiedades de los suelos arenosos y limosos

48 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO DEPENDIENTES DE LA TEXTURA II * La textura del suelo es una importante propiedad del suelo, pues determina la fertilidad del suelo y la productividad primaria. Los suelos francos son ideales para la agricultura: las partículas de arena aseguran drenaje y suministro de aire para las raíces. La arcilla retiene agua y suministra nutrientes, por ello son fértiles. Las partículas de limo ayudan a cohesionar la arena y la arcilla y así se puede trabajar más fácilmente.

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50 Según estos datos el suelo posee una TEXTURA FRANCO ARCILLOSA, incluye la denominación de arcilloso porque presenta más de un 20% de arcilla. La corrección de la textura se hace aportando arena a los suelos arcillosos, pero sólo es posible desde el punto de vista económico, en determinados casos concretos, cultivos en invernaderos. Se puede corregir, en parte, aportando materia orgánica, que da consistencia a los suelos sueltos y en nuestro caso esponja los suelos pesados.

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54 BIBLIOGRAFÍA/PÁGINAS WEB Environmental Systems and Societies. 1º Bachillerato. RUTHERFORD, Jill. WILLIAMS, Grillian. ED. Oxford IB Diploma Programme. Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana. CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIAMBIENTALES 2º Bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana. Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad. I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO