¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE … · Un elemento químico o molécula necesario para la...

I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO

GESTIÓN ACADÉMICA GUÍA DIDÁCTICA 1

¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…!

CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 1 de 12

Nombres y Apellidos del Estudiante: Grado:10

Periodo: 3

Docente: Duración: 12 horas

Área: Ciencias Naturales

Asignatura: Biología

ESTÁNDAR:

Explico la diversidad biológica como consecuencia de cambios ambientales, genéticos y de elaciones

dinámicas dentro de los ecosistemas

INDICADORES DE DESEMPEÑO:

Establece diferencias en los diferentes ciclos biogeoquímicos en cuanto a descomposición de materia orgánica, fijación del

nitrógeno, y control biológico.

EJE(S) TEMÁTICO(S):

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

MOMENTO DE REFLEXIÓN

"La clave del éxito depende sólo de lo que podamos hacer de la mejor manera posible."

ORIENTACIONES

Lea con interés, los conceptos plasmados en la guía, elabore un glosario de conceptos, desarrolle cada actividad por

tema y periodo de clase estimado. En esta guía se desarrollaran 3 actividades. Sigan las instrucciones planteadas en

cada actividad, en la cual aplicara las competencias básicas, todas las actividades deberán desarrollarse en el cuaderno,

cada actividad durará un tiempo aproximado de dos horas de clase. Además de la asesoría del profesor tenga en cuenta

los ejercicios modelos planteados en cada tema. Los grupos de trabajo de clase serán solo de dos estudiantes. Tema

desarrollado será tema evaluado. EXPLORACIÓN

ONU declara al agua y al saneamiento derecho humano esencial

La Asamblea General de Naciones Unidas, aprobó el 28 de julio de 2010,

en su sexagésimo cuarto período de sesiones, una resolución que reconoce

al agua potable y al saneamiento básico como derecho humano esencial

para el pleno disfrute de la vida y de todos los derechos humanos.

La resolución fue adoptada a iniciativa de Bolivia, tras 15 años de debates,

con el voto favorable de 122 países y 44 abstenciones. La Asamblea de

Naciones Unidas se mostró “profundamente preocupada porque

aproximadamente 884 millones de personas carecen de acceso al agua

potable y más de 2.600 millones de personas no tienen acceso al

saneamiento básico, y alarmada porque cada año fallecen

aproximadamente 1,5 millones de niños menores de 5 años y se pierden

443 millones de días lectivos a consecuencia de enfermedades relacionadas con el agua y el saneamiento”. La

adopción de esta resolución estuvo precedida de una activa campaña liderada por el presidente del Estado

Plurinacional de Bolivia, Evo Morales Ayma.

CONCEPTUALIZACIÓN

CICLO BIOGEOQUÍMICO

Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno,

calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y

sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es

limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los

nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Ciclos biogeoquímicos:

Un elemento químico o molécula necesario para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los

organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada

especie. Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:

Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos

y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los

organismos.




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 2 de 12

Micronutrientes. Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta trazas): hierro, cobre, zinc,

cloro, yodo, (véase también oligoelementos).

La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los organismos. Pero, los

elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a través

de las partes vivas y no vivas de la biosfera, y convertidas en formas útiles por una combinación de procesos

biológicos, geológicos y químicos.

El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta la biota, y

viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida, geo: en la tierra), ciclos, activados directa o

indirectamente por la energía solar, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua

(hidrológico). Así, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del

organismo en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal, puede ser la misma que pasó

por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.

Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros

organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían por esto son muy importantes.

El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos

biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.

Hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos, que están interconectados:

1. Gaseoso: En el ciclo gaseoso, los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos

vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días.

Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, oxígeno y nitrógeno.

2. Sedimentario: También se estudian los ciclos biogeoquímicos de los contaminantes.

3. Hidrológico: Proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de

un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente

se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.

Ciclo hidrológico:

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de

la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas,

y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico. El agua de la hidrósfera procede

de la desfragmentación del metano, donde tiene una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una

parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma parte cuando éstos

acompañan a la litósfera. La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los

océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial (en ríos y arroyos). El

segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo sobre todo en los casquetes

glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares de montaña, sobre todo de las

latitudes altas y medias, y de la banquisa. Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera como

vapor o, en estado gaseoso, como nubes. Esta fracción atmosférica es sin embargo muy importante para el

intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un

suministro permanente a las regiones de la superficie continental alejadas de los depósitos principales.

Fases del ciclo del agua:

El ciclo del agua tiene una interacción

constante con el ecosistema debido a que

los seres vivos dependen de este elemento

para sobrevivir y a su vez ayudan al

funcionamiento del mismo. Por su parte, el

ciclo hidrológico presenta cierta

dependencia de una atmósfera poco

contaminada y de un cierto grado de pureza

del agua para su desarrollo convencional,

ya que de otra manera el ciclo se

entorpecería por el cambio en los tiempos

de evaporación, condensación, etc.

Los principales procesos implicados en el

ciclo del agua son:

1 Evaporación. El agua se evapora en la

superficie oceánica, sobre la superficie

terrestre y también por los organismos, en

el fenómeno de la transpiración en plantas

y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 3 de 12

incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco

importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.

2 Condensación. El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en

pequeñas gotas.

3 Precipitación. Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la

condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la

superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

4 Infiltración Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea.

La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del

sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación

o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra

parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea

alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la

superficie del terreno.

5 Escorrentía. Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por

la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados

desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.

6 Circulación subterránea. Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede

considerar una versión. Se presenta en dos modalidades:

Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y

es una circulación siempre pendiente abajo.

Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable,

de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

7 Fusión. Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.

8 Solidificación. Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el

agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos

conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo

general a baja altura: al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de

nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras

que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la

formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la

superficie del mar se produce una manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar

cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua

al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo

que nunca se termina, ni se agota el agua.

Ciclo del azufre:

El azufre forma parte de proteínas. Las plantas

y otros productores primarios lo obtienen

principalmente en su forma de ion sulfato (SO4

-2). Los organismos que ingieren estas plantas

lo incorporan a las moléculas de proteína, y de

esta forma pasa a los organismos del nivel

trófico superior. Al morir los organismos, el

azufre derivado de sus proteínas entra en el

ciclo del azufre y llega a transformarse para que

las plantas puedan utilizarlos de nuevo como

ion sulfato.

Los intercambios de azufre, principalmente en

su forma de dióxido de azufre (SO2), realizan

entre las comunidades acuáticas y terrestres, de

una manera y de otra en la atmósfera, en las

rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde

el azufre se encuentra almacenado. El SO2

atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se

deposita en forma de vapor seco. El reciclaje

local del azufre, principalmente en forma de ion

sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje

local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 4 de 12

Ciclo del carbono:

El ciclo del carbono son las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios

entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación

del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida. Debido a

que de él depende la producción de materia orgánica que es el alimento básico y fundamental de todo ser vivo.

El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como: la glucosa,

carbohidrato importantes para la realización de procesos como: la respiración; también interviene en la

fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) tal como se encuentra en la atmósfera.

La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y

la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente

un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido

carbónico se renueva en la atmósfera cada

21 años.

La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace

cuando en la respiración, los seres vivos

oxidan los alimentos produciendo CO2.

En el conjunto de la biosfera la mayor

parte de la respiración la hacen las raíces

de las plantas y los organismos del suelo

y no, como podría parecer, los animales

más visibles.

Los productos finales de la combustión

son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en

la producción y consumo de cada uno de

ellos por medio de la fotosíntesis hace

posible la vida.

Los vegetales verdes que contienen

clorofila toman el CO2 del aire y durante

la fotosíntesis liberan oxígeno, además

producen el material nutritivo

indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese mismo proceso

diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis.

En la medida de que el CO2 es consumido por las plantas, también es remplazado por medio de la respiración de

los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión del petróleo,

hulla, gasolina, etc.

En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales como los incendios.

Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la que

tiene en el aire.

Ciclo del fósforo:




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 5 de 12

El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico

que describe el movimiento de este elemento

químico en un ecosistema. Los seres vivos

toman el fósforo (P) en forma de fosfatos a

partir de las rocas fosfatadas, que mediante

meteorización se descomponen y liberan los

fosfatos. Éstos pasan a los vegetales por el

suelo y, seguidamente, pasan a los animales.

Cuando éstos excretan, los descomponedores

actúan volviendo a producir fosfatos.

Una parte de estos fosfatos son arrastrados por

las aguas al mar, en el cual lo toman las algas,

peces y aves marinas, las cuales producen

guano, el cual se usa como abono en la

agricultura ya que libera grandes cantidades de

fosfatos; los restos de las algas, peces y los

esqueletos de los animales marinos dan lugar

en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que

afloran por movimientos orogénicos.

De las rocas se libera fósforo y en el suelo,

donde es utilizado por las plantas para realizar

sus funciones vitales. Los animales obtienen

fósforo al alimentarse de las plantas o de otros

animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de

ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico

(biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del

fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma

compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una

vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas

terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias

marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales,

hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido

en miles de años.

El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.

La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña es vital. Es

componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la

respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la

formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes

de animales. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P".

La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.

El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este recurso no tiene reserva en la

atmósfera, su extracción se ve limitada a los yacimientos terrestres (la mayor en Marruecos) y la gráfica de su

producción mundial se parece a la de una extracción petrolera, en forma de campana. Con el uso actual se proyecta

que se estará agotando por el 2050.

Ciclo del nitrógeno:

El ciclo del nitrógeno es cada uno de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este

elemento de los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico

de composición de la biosfera terrestre.

Efectos:




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 6 de 12

Los seres vivos cuentan con una gran proporción

de nitrógeno en su composición química. El

nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–

) es transformado a grupos amino (asimilación).

Para volver a contar con nitrato hace falta que los

descomponedores lo extraigan de la biomasa

dejándolo en la forma reducida de ion amonio

(NH4+), proceso que se llama amonificación; y que

luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso

llamado nitrificación.

Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial.

Pero el amonio y el nitrato son sustancias

extremadamente solubles, que son arrastradas

fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo

que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el

nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su

conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían

ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían

prácticamente desprovistos de él, convertidos en

desiertos biológicos, si no existieran otros dos

procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la fijación

de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración

anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el

aire (donde representa un 78% en volumen).

Fijación y asimilación de nitrógeno

El primer paso en el ciclo es la fijación del nitrógeno atmosférico( N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse

a la composición del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones nitrito (NO2

–) o nitrato (NO3–

) (aunque el amonio puede ser usado por la mayoría de los organismos vivos, las bacterias del suelo derivan la energía

de la oxidación de dicho compuesto a nitrito y últimamente a nitrato); y también su conversión a sustancias

atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO2), que reaccionan fácilmente para originar

alguna de las anteriores.

Fijación abiótica. La fijación natural puede ocurrir por procesos químicos espontáneos, como la oxidación que se

produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico.

Fijación biológica de nitrógeno. Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos

organismos, llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógeno orgánico:

N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador

Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.

Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica en nódulos,

principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan

una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones.

Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino

y son los principales fijadores en el mar. Además hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteria Anabaena en

cavidades subestomáticas de helechos acuáticos del género Azolla, o el de algunas especies de Nostoc que crecen

dentro de antoceros y otras plantas.

La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa.

Amonificación:

La amonificación es la conversión a ion amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como

grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en

exceso en forma de distintos compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH3), que en

disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra

fácilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el ácido úrico, que son purinas,

y ésta es la forma común en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro

garantizado de agua. El nitrógeno biológico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en

ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la acción de microorganismos descomponedores.




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 7 de 12

CICLO: Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas

bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta

clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.

Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que

producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno

del ecosistema a la atmósfera.

Nitrificación:

La nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno

molecular (O2) como receptor de electrones, es decir, como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para

obtener energía, al modo en que los heterótrofos la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la

respiración celular. El C lo consiguen del CO2 atmosférico, así que son organismos autótrofos. El proceso fue

descubierto por Serguéi Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos,

realizados por organismos diferentes:

Nitratación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2–). Lo realizan bacterias de, entre otros, los géneros

Nitrosomonas y Nitrosococcus.

Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3–). Lo realizan bacterias del género Nitrobacter.

La combinación de amonificación y nitrificación devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrógeno

que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulación por la cadena trófica.

Desnitrificación:

La desnitrificación es la reducción del ion nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o

diatómico (N2) la sustancia más abundante en la composición del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este

proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno.

Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energía. El proceso es

parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada respiración anaerobia, en la que distintas sustancias, en

este caso el nitrato, toman el papel de oxidante (aceptor de electrones) que en la respiración celular normal o

aerobia corresponde al oxígeno (O2). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que

normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está disponible y muy malo.

El proceso sigue unos pasos en los que el átomo de nitrógeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes

formas:

nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno molecular

Expresado como reacción redox:

2NO3- + 10e- + 12H+ → N2 + 6H2O

Como se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la

única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental.

Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N2

atmosférico.

La desnitrificación es empleada, en los procesos técnicos de depuración controlada de aguas residuales, para

eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofización y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a

nitrito por la flora intestinal, y éste es cancerígeno.

Reducción desasimilatoria:

Es la respiración anaerobia del nitrato y nitrito a la forma gaseosa N2O y a la forma ion amonio. Se produce en

estercoleros y turberas donde residen bacterias del género Citrobacter sp. Este género es típico de las coliformes

enterofecales, por lo que también forma parte de la flora intestinal de mamíferos, ya que procesan parte de la

lactosa que ingieren. En principio se estudió esta bacteria en las turberas debido a que son productoras de NO2,

un gas de efecto invernadero, en la actualidad se realizan estudios de las baterías enzimáticas relacionadas con el

retorno de amonio al suelo y su inhibición en presencia de sulfatos.

FUNCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN EL ECOSISTEMA

Aunque existen microorganismos en el aire (donde su actividad vital es mínima), llegan a él procedentes de dos

medios fundamentales: el suelo y el agua.

1) El suelo




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 8 de 12

Tanto la disponibilidad de agua como de nutrientes son los factores limitantes más influyentes en la actividad

microbiana del suelo.

La población más numerosa en el suelo es la de las bacterias en todas sus formas de vida, aunque también

hay gran cantidad de mohos y, en la superficie, puede haber algas; los protozoos existen en menor proporción.

La principal función de estos microorganismos en el suelo es la producción de cambios en la materia orgánica,

originando compuestos nutritivos inorgánicos para los vegetales, es decir, son mayoritariamente

microorganismos desintegradores y transformadores (reciclan la materia en los ecosistemas).

2) El agua

En este hábitat abundan los microorganismos fotosintéticos, que son los productores primarios de la cadenas

trófica, y que constituyen el fitoplancton.

En ocasiones y en determinados lugares, la población de microorganismos es tan extraordinaria que conduce

al agotamiento del oxígeno del medio, diciéndose entonces que el medio está eutrofizado.

Tanto en el suelo como en el agua, los microorganismos intervienen de forma activa en los ciclos que

experimenta la materia en los ecosistemas.

Ciclos Biogeoquímicos del Carbono y del Nitrógeno

Papel de los microorganismos

Los microorganismos poseen un papel destacado en los ciclos biogeoquímicos. En algunos casos son los únicos

capaces de reciclar formas de un bioelemento, por lo que sin su participación la vida sería imposible.

El papel de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos es vital puesto que sólo ellos son capaces de realizar

las dos funciones siguientes:

1) Descomposición de la materia orgánica compleja procedente de restos vegetales y cadáveres animales en materia

orgánica sencilla (descomponedores o desintegradores).

2) Transformación (mineralización) de esta materia orgánica sencilla en materia inorgánica (transformadores).

La mineralización permite:

a) incorporar materia inerte a la biosfera impidiendo que éste se vaya agotando.

b) pone a disposición de los organismos vegetales materia inorgánica utilizable.

CICLO DEL CARBONO

Básicamente, la fuente inorgánica de C asimilable es el CO2, que se incorpora a los seres vivos mediante fotosíntesis,

transformándose en materia orgánica. A su vez, los seres devuelven el CO2 al ambiente mediante la respiración

aerobia.

Este sencillo ciclo es aplicable a los microorganismos:




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 9 de 12

CICLO DEL NITRÓGENO

La fuente principal de N (necesario para la formación de proteínas) son los nitratos del suelo (al margen del N

atmosférico, que fijan muchas bacterias).

Mediante la fotosíntesis, las plantas incorporan el N de los nitratos para formar aminoácidos y luego proteínas. La

degradación de éstas forma urea y NH3 como productos finales nitrogenados.

Los microorganismos cierran el ciclo del N a través de tres procesos:

1) Fijación biológica del N:

Es un proceso quimiosintético que permite incorporar el N atmosférico como radical NH2 (nitrógeno

reducido).

Se puede realizar, según tipos de bacterias, en aerobiosis o anaerobiosis.

2) Nitrificación:

Consiste en la oxidación del N reducido que procede de la descomposición de las proteínas (detritos

orgánicos), convirtiéndolo de nuevo en N asimilable (nitritos y nitratos) por los vegetales.

3) Desnitrificación:

Consiste en la transformación (reducción) de los nitratos en N molecular, en un medio anaerobio.

ACTIVIDADES DE APROPIACIÓN




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 10 de 12

ACTIVIDAD 1.

1. Definir que es un ciclo biogeoquímico

2. Que son micronutrientes y macronutrientes

3. Cuáles son los tipos de ciclos biogeoquímicos explique

4. Que es el ciclo hidrológico

5. Cuales don las fases del ciclo del agua y explique

6. Explique el ciclo del azufre

7. Defina y explique porque es tan importante el ciclo del carbono para los seres vivos

8. Que es el ciclo del azufre

9. Explique el ciclo del azufre

10. Que efectos tiene el ciclo del azufre

11. Dibuja cada uno de los ciclos en tu cuaderno

ACTIVIDAD 2.

1. Lee y analiza la siguiente lectura

Compuestos orgánicos volátiles

Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono y se encuentran en todos los elementos

vivos. Los compuestos orgánicos volátiles, a veces llamados VOC (por sus siglas en inglés), o COV (por sus siglas

en español), se convierten fácilmente en vapores o gases. Junto con el carbono, contienen elementos como hidrógeno,

oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno. Los COV son liberados por la quema de combustibles, como

gasolina, madera, carbón o gas natural. También son liberados por disolventes, pinturas y otros productos empleados

y almacenados en la casa y el lugar de trabajo.

Algunos ejemplos de compuestos orgánicos volátiles son:

Naturales: isopreno, pineno y limoneno

Artificiales: benceno, tolueno, nitrobenceno

Otros ejemplos de compuestos orgánicos volátiles son formaldehído, clorobenceno, disolventes como tolueno, xileno,

acetona, y percloroetileno (o tetracloroetileno), el principal disolvente usado en la industria de lavado en seco. Muchos

compuestos orgánicos volátiles se usan comúnmente en disolventes de pintura y de laca, repelentes de polillas,

aromatizantes del aire, materiales empleados en maderas, sustancias en aerosol, disolventes de grasa, productos de

uso automotor y disolventes para la industria de lavado en seco.

Muchos compuestos orgánicos volátiles son peligrosos contaminantes del aire. La importancia de los COV reside en

su capacidad como precursores del ozono troposférico y su papel como destructores del ozono estratosférico.

Contribuyen a la formación del smog fotoquímico al reaccionar con otros contaminantes atmosféricos (como óxidos

de nitrógeno) y con la luz solar. Se da principalmente en áreas urbanas, dando lugar a atmósferas ricas en ozono de

un color marrón. Reduciendo la emisión de estos compuestos orgánicos volátiles y de los óxidos de nitrógeno se

conseguiría evitar la formación del smog.

PREGUNTAS:

1. Que son los compuestos orgánicos volátiles

2. De algunos ejemplos de compuestos empleados

3. En que radica la importancia de los COV

4. Cuáles son las acciones que como individuos podemos emprender para reducir la contaminación por cada de

los contaminantes orgánicos

ACTIVIDAD 3

1. Que funcion cumplen los microorganismos en el suelo

2. Que funcion cumplen los microorganismos en el agua

3. Cual es el papel de los microorganismos en el ciclo biogeoquimico del carbono

4. Cual es el papel de los microorganismos en el ciclo biogeoquimico del nitrógeno

ACTIVIDAD 4

1. Explique los mapas conceptuales de los ciclos del carbono y del nitrógeno

ACTIVIDAD 5




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 11 de 12

Responde las siguientes preguntas como preparacion para las pruebas icfes

1. Dos poblaciones de insectos, A y B, que viven en el mismo sitio pueden consumir la misma planta sin que

exista competencia por el alimento si

A. la B muerde los frutos y la A los chupa

B. la A se alimenta en el día y la B en la noche

C. la B es de menor tamaño que la A

D. la A se alimenta de las flores y la B de las hojas

2. El concepto de “productividad ecológica “se refiere a la velocidad a la que es almacenada la energía a través

de la fotosíntesis en un ecosistema. Por otro lado la “biomasa” se puede definir como la cantidad de materia

orgánica acumulada por un organismo, una especie o una comunidad. Según lo anterior se podría afirmar que

A. en los diferentes tipos de ecosistemas terrestres la biomasa aumenta en proporción inversa con la

productividad ecológica

B. la biomasa de una sola especie de consumidores de tercer orden en un ecosistema aumenta en relación

directa con la intensidad de luz disponible para fotosíntesis

C. la cantidad de biomasa definida en un momento dado no es igual a la productividad

D. la productividad es muy similar en los organismos autótrofos sólo difiere notablemente respecto a los

heterótrofos

3. La fecundación externa es un fenómeno común en los organismos de vida acuática, cuyos gametos masculinos

son capaces de sobrevivir y desplazarse en el agua. Una posible estrategia de las plantas con flores para el

movimiento de sus gametos en tierra firme sería

A. el transporte de polen por animales, como abejas y colibríes

B. los colores llamativos en los frutos, para atraer aves y monos

C. las semillas con estructuras aladas que les permiten viajar una mayor distancia

D. la disminución del tamaño del embrión lo cual facilita su transporte

4. En un estanque habitan tres especies de peces herbívoros que se alimentan de la misma planta acuática.

También se encuentra una especie de pez carnívoro que se alimenta indistintamente de cualquiera de los peces

herbívoros. Este pez carnívoro a su vez puede ser predado por dos especies de peces. Si una enfermedad ataca

a una de las especies de peces herbívoros y disminuye su número drásticamente, muy probablemente

A. la predación por parte de las especies carnívoras se incrementará

B. tenderán a desaparecer las plantas acuáticas

C. la competencia entre los herbívoros se reducirá

D. la competencia entre los carnívoros disminuirá

5. Cuando aún no conocíamos muy bien el funcionamiento del páncreas, se aislaron de algunas de sus células

dos hormonas: La insulina y el glucagón. Pronto se sospechó que ambas tenían algo que ver con el nivel de

glucosa en la sangre. Para determinar la acción de cada hormona se montó un experimento cuyos resultados

se muestran en la gráfica. De esta gráfica podemos inferir que:

A. cuando la concentración de glucosa aumenta la concentración

de insulina disminuye

B. no existe ninguna relación entre la concentración de glucosa y

la concentración de insulina

C. al aumento en la concentración de glucosa antecede el aumento

en la concentración de insulina

cuando los niveles de insulina disminuyen la concentración de glucosa

queda sin control

SOCIALIZACIÓN

La socialización se realizara con la asesoría del profesor en forma grupal, resolviendo las inquietudes de los

estudiantes. En mesa redonda y experiencia virtual serán ampliados los tema correspondientes a ciclos

biogeoquimicos haciendo especial énfasis en los usos y aplicaciones los cuales también serán evaluados en forma

escrita. se recogerá el cuaderno al finalizar cada actividad. Tema desarrollado será tema evaluado.

COMPROMISO




CÓDIGO: PA-01-01

VERSIÓN: 2.0

FECHA: 19-06-2013

PÁGINA: 12 de 12

1. Investiga acerca de la contaminación por compuestos orgánicos:

A. contaminación por exceso de materia orgánica

B. contaminación por compuestos orgánicos no biodegradables

C. pesticidas orgánicos y otros contaminantes

2. presenta un informe escrito

3. sustenta en exposición oral cada uno de los ciclos biogeoquímicos

ELABORÓ REVISÓ APROBÓ

NOMBRES

ADRIANA GUTIÉRREZ

DELIA VELANDIA

CARGO Docentes de Área Jefe de Área Coordinador Académico

01 07 205 07 07 2015 07 07 2015

¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE … · Un elemento químico o molécula necesario para la...

Documents

Transcript of ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE … · Un elemento químico o molécula necesario para la...