Rutas de los elementos en el ecosistema Al contrario que la energía, los nutrientes permanecen en el ecosistema saltando entre el medio biótico y el abiótico Los elementos siguen transformaciones únicas determinadas por sus transformaciones bioquímicas a lo largo del ecosistema El proceso se llega a entender cuando las transformaciones energéticas y químicas se estudian de forma conjunta
Procesos asimiladores: Los elementos pasan de formas minerales a formas biológicas (fotosíntesis) Procesos desasimiladores: Los elementos orgánicos pasan a minerales (respiración) Estas reacciones no están mediadas sólamente bióticamente (meteorización de roca, tormentas eléctricas fijadoras de nitrógeno ) Todos estos procesos están asociados principalmente a la oxidación-reducción del carbono, oxígeno, nitrógeno y azufre
Sistema compartimentado El elemento pasa por los compartimentos con distintas forma Las transformaciones implican cambios de energía: fotosíntesis eleva el nivel de energía del carbono, y en su paso por los distintos compartimentos va perdiendo energía Los elementos pueden abandonar el ciclo y pueden entrar nuevos
Oxidación-Reducción Reducción (aceptor de electrones) Oxidación (donador de electrones) O 2 +4e - +4H + 2H 2 O (Oxidación de hidrógeno) O 2 +4e-+C 4 + CO 2 (Oxidación de carbono) CH 2 O C 4 + H 2 O +4e- CH 2 O + O 2 CO 2 +H 2 O (Respiración) El potencial oxidante y reductor de los elementos nos lo dicta el potencial redox (V): El oxígeno tienen un potencial redox elevado (+0.81 v a ph7 y 25ºC), atrae electrones, también es buen oxidante el nitrato (+0.42 v). El CO 2 a carbono orgánico tiene (- 0.43 v)
Ciclo del carbono Tres procesos: Fotosíntesisrespiración, intercambio de CO 2 con los océanos y disoluciónprecipitación de compuestos de carbonatos. El primero es el más importante, fijando 10 17 g. Durante el proceso de fotosíntesis, el poder oxidante del C disminuye. En condiciones anaérobicas también se puede dar (Metanogénesis) 4CH 3 OH 3CH 4 + CO 2 + 2H 2 O CO 2 + 4H 2 O CH 4 + 2H 2 O El intercambio de CO 2 con los océanos
Disolución-precipitación En sedimentos, calcita o dolomita Están en cierto modo equilibrados
En aguas continentales Son fuentes de carbono para la fotosíntesis Altamente afectado por ph, temperatura, composición del lago, etc El carbono es asimilado en altas cantidades y no suele ser elemento limitante (aunque podría). Existen algas heterotróficas y otras que no consumen CO 2 Zonas de alto consumo de CO 2 pueden tener un déficit (dado el retardo que puede tener la solubilización desde la atmósfera). Por ello se han desarrollado técnicas compensatorias de asimilación de CO 2 y reciclaje del mismo.
Ciclo del oxígeno Viene íntimamente ligado al ciclo del carbono y la fotosíntesis (aunque hay más elementos que forman parte de la materia orgánica) La asimilación de nitrato hay que incluirla en el balance de oxígeno: NO 3- +H O + H + 2 NH 3 + 2O 2 Cada mol de nitrógeno libera dos de oxígeno El consumo y la disolución de oxígeno controla también las concentraciones del mismo El intercambio agua-atmósfera viene controlado por la ley de Fick La solubilidad de los gases es directamente proporcional a la presión parcial del gas: S=cP o (para el caso de O 2 sería a nivel del mol 760 mmhg x 20,95%= 159 mmhg Las aguas oceánicas están algo saturadas como consecuencia de la producción fotosintética
Oxígeno en aguas continentales Es elemento más importante de los lagos después del agua. Esencial para el metabolismo aeróbico. Las peculiaridades químicas del oxígeno disuelto explican en parte el crecimiento, distribución y comportamiento de los organismos. Existe un balance Atmósfera-Agua. Su consumo está relacionado con la actividad fotosintética. Cambios en las concentraciones de oxígeno alteran la productividad del sistema lago.
El aire tiene unas proporciones de oxígeno en volumen de 20.95%. Su proporción en el agua va a depender de la temperatura y presión: La presión a distintas profundidades va a depender de la presión atmósfera (y así también de las condiciones meteorológicas). Por ello: P z =P o *0.0967 z. Permitiéndonos de este modo calcular la SATURACIÓN ABSOLUTA DEL OXÍGENO, al tener exactamente cual es la presión a determinada profundidad. La salinidad también estaría afectando el grado de solubilidad del oxígeno. También afecta la solubilidad el grado de turbulencia. La medición de las concentraciones de oxígeno se hace siguiendo el clásico método de Winkler. La difusión del oxígeno al agua es lenta, y necesita de condiciones especiales para que alcance saturación (buena mezcla en caso de lagos estratificados). En lagos oligotróficos, y debido a las peculiaridades del perfil del oxígeno, se le denomina ortograda, en el caso de un lago eutrófico, el perfil del oxígeno se denomina entonces clinograda.
Variaciones horizontales Son normales en épocas de estratificación, con alta productividad en el litoral, dando lugar a anoxias y el conocido SUMMERKILL. También aparecen ciclos diarios. Las variaciones horizontales pueden depender de distintos factores: época del año morfometría de la cubeta aparición de hielo productividad forma del litoral riqueza específica Biomasa El oxígeno hipolimnético
Distribución del oxígeno en aguas continentales La difusión del oxígeno al agua es lenta, y necesita de condiciones especiales para que alcance saturación (buena mezcla en caso de lagos estratificados). En lagos oligotróficos, y debido a las peculiaridades del perfil del oxígeno, se le denomina ortograda, en el caso de un lago eutrófico, el perfil del oxígeno se denomina entonces clinograda. Condiciones climáticas, actividad biológicas, temperatura todo ello condiciona el perfil del oxígeno