Memorias Ecologia de la Biosfera jq

Memoria Ecología de la Biosfera Joaquín García Hernández

Memoria Ecología de la Biosfera

Ecología de la Biosfera 2013 Página 2

Índice I.- Introducción

II.- Componentes y Procesos

– La Tierra en el Cosmos

– La Atmósfera

– Los Océanos

– Relaciones Atmósfera-Océanos

– Los Continentes

– La Biosfera

III.- Ciclos Globales

– Producción primaria Oceánica y Terrestre

– Desaparición de la PP Terrestre

– Desaparición de la PP Oceánica

– Flujos de N

– Flujos de P

– Flujos de S

IV.- Cambios Globales

– Escalas temporales de los cambios

– Cambios en el clima

– Cambios en los ciclos elementales

– Cambios en la diversidad

Exposiciones



I.- Introducción

En ecología, la biosfera o biósfera es el sistema formado por el conjunto de los seres

vivos propios del planeta Tierra, junto con el medio físico que les rodea y que ellos

contribuyen a conformar. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra, es el de uso

más extendido, pero también se habla de biosfera, en ocasiones, para referirse al

espacio dentro del cual se desarrolla la vida. La biosfera está distribuida cerca de la

superficie de la Tierra, formando parte de la litosfera, hidrosfera y atmósfera.

La biosfera es el ecosistema global. Es una creación colectiva de una variedad de

organismos y especies que interactuando entre sí, forman la diversidad de los

ecosistemas. Tiene propiedades que permiten hablar de ella como un gran ser vivo,

con capacidad para controlar, dentro de unos límites, su propio estado y evolución.

No hay que estudios posibles de forma local sino desde una visión global. En un primer

lugar se define la Biosfera como el área de la corteza terrestre ocupada por los seres

vivos, que transforman la radiación cósmica en energía terrestre efectiva, y que se

devuelve en forma de calor una vez haya sido usada para formar compuestos con los

elementos disponibles, los cuales son distribuidos de forma aleatoria.

Los seres vivos tenemos enlaces débiles, es como si fuéramos en contra de la

tendencia natural y por eso provocamos desequilibrios globales, como por ejemplo la

presencia de O2 en la atmósfera, que tendería a oxidar numerosas sustancias.

Más tarde el científico inglés James Lovelock formuló la Hipótesis de Gaia, la cual dice

que “la vida en la Tierra es un sistema autorregulable, que produce las condiciones

adecuadas para la vida, es un sistema feed-back, donde hay un equilibrio ecológico

global autosostenible.

Él mismo puso de manifiesto las diferencias entre nuestro planeta y los planetas

vecinos. Se observa pues que el gas mayoritario en la Tierra es el N2 mientras que en

Venus y Marte lo es el CO2. También se pone de manifiesto diferencias como que en

Venus la temperatura es muy alta y el agua siempre está en estado de vapor, mientras

que en Marte lo que ocurre es que hay grandes diferencias de temperatura. Además

observa que en nuestra atmósfera hay un 21% de O2, y se sabe que desde la aparición

de este gas hasta hoy día su concentración se ha mantenido constante hecho que ha

favorecido la presencia de vida, porque si la concentración de este fuera mayor habría

incendios espontáneos y todo se encontraría oxidado ya que este gas es altamente

reactivo.

Estas condiciones hacen de la tierra un sistema en un frágil equilibrio con condiciones

e interacciones muy específicas que han de ser comprendidas para conservarlas.



II.- Componentes y Procesos

- La Tierra en el Cosmos

El universo en un momento dado era un punto en el que se concentra y tiene una

temperatura muy elevada, después se produce el big bang y el universo empieza a

expandirse, y todavía hoy se expande.

Cuando empieza la expansión se empieza a condensar la materia. Se forma Helio e

hidrógeno. Esto ocurrió hace 13700 millones de años (con un 1% de error). Con estos

elementos se forman las estrellas (200 millones de años después del big bang) y con

ello otros elementos que se forman gracias a las estrellas dado que son hornos que

producen reacciones de fusión. El Helio y el hidrógeno se fusionan y dan lugar a otros

elementos más pesados. Sin embargo, esto sólo explicar la formación de los elementos

hasta el hierro. Se necesita algo que genera más energía de la que se produce en una

estrella y eso se consigue gracias a las supernovas. Cuando en una estrella se agota el

hidrógeno explota la estrella y lanza al espacio gran cantidad de energía y permite la

formación de más elementos.

Mucho después por la atracción gravitatoria aparecen las estrellas secundarias

que se pueden formas y éstas son las que se organizan en galaxias.

La vía Láctea aparece hace unos 10.000 millones de años. Forma parte del

grupo Local junto con otras galaxias como Andrómeda, las Nubes de Magallanes, etc.

En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de

diámetro. Todo el grupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos

50 millones de años luz.

Es una galaxia hostil para sustentar vida pero hay diversos factores que hace que

pueda surgir vida. Por ejemplo para que haya vida la relación de H,He/resto elementos

debe ser mayor del 40% . La vía Láctea consta de unas 100.000 millones de estrellas

aproximadamente y se piensa que hay un agujero negro en el centro lo que hace que

en el centro de la galaxia sea difícil que haya vida debido a las colisiones entre

estrellas, los planetas no tendrían probabilidad de desarrollar vida.

En las partes más alejada la concentración de elementos pesados es demasiado bajo

para formar un planeta como el nuestro. La zona intermedia la probabilidad de que

haya sistemas solares es más alta. La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El

núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las

estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos.



El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del

centro y unos 20.000 del extremo. Se formó hace unos 4600 millones de años. Dentro

se forman otros núcleos que dan lugar a los planetas que se dividen en internos y

externos. Los internos tienen más metales pesados porque en el centro hay más

atracción gravitatoria y los exteriores son más ligeros.

La tierra se forma por fusión de planetesimales (trozos de materia que se fueron

fusionando y provocando una colisión y acreción). La tierra se divide en núcleo, manto

y corteza. La corteza está formada por los elementos más ligeros y en el núcleo los

elementos más pesados. En los primeros momentos no tenían atmósfera porque la

fuerza gravitatoria es baja. Lo gases que la forman se produce por la desgasificación de

la corteza. Al principio estaría formada por CO2 y vapor de agua. Mientras que la

temperatura fue mayor que 100 grados centígrados el vapor de agua no pudo

condensare. Hace 3800 millones de años ya aparece el agua líquida.

Inicio de la vida: Poco después de los mares hace 3800 millones de años se puede

encontrar vida y fotosíntesis. En esas época se han encontrados los primeros restos de

fósiles en rocas. Hay muchas teorías sobre cómo surgió.

La vida al desarrollarse se ordena desde un punto de vista termodinámico, las

reacciones químicas van en un sentido. Los seres vivos tienen que tener una estructura

ordenada, necesita una fuente de energía externa. Al hacerlo se altera el medio en el

que estamos porque tomamos una sustancia y soltamos otra.

Al principio serán seres procariotas muy sencillos. Los metabolitos que van a

desarrollan serán por vías anaerobias porque no hay oxígeno.

CH3COOH CO2 + CH4

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

2CH2O + 2H+ +SO42- SH2 + H2 + 2H2O (2,4 X 109 AÑOS)

N2 + 8H+ +8e-+16ATP 2NH3 + H2 + 16 ADP +16 P

CON LUZ:

CO2 + 2 SH2 CH2O +2S + H2O

H2O + CO2 CH2O + O2 (3,8 X 109 AÑOS)



Hay enzimas capaces de coger preferentemente CO de la forma ligera, es decir cogen

más 12C que 13C. La proporción de materiales biológicos tienden a tener esta

proporción más alta que en los no biológicos de 12C/13C. Esto hace que se libere

oxígeno. Cuando se acumula el oxígeno es cuando se producen las formas oxidadas.

Gracias a las formaciones de hierro en bandas de roca se sabe cuando hubo formación

de oxígeno. Datan de 3000 millones de años. El 1% del oxígeno está en la atmósfera y

es suficiente para explicar el desarrollo de organismos más complejos. Hace 400

millones de años el oxígeno tiene una concentración del 21%. SE mantiene así porque

hay heterótrofos y autótrofos. El 83% del oxígeno está ligado a óxidos de hierro y el

15% al azufre. Sólo el oxígeno es un 2%.

Una ventaja de las vías aeróbicas es que son más activas aunque son dependientes de

materia orgánica y oxígeno.

2S + 2H2O + 3O2 2 SO42- + 4H+ (Thiobacillus)

2NH4 + 3O2 2NO2 + 2H2O + 4H+

2NO2 + O2 + 2NO3 (Nitrosomonas, Nitrobacter)

5CH2O + 4H+ + 4NO2 2N2 + 5CO2 + 7H2O (Pseudomonas aeróbicas

facultativas)

Sobre superficies minerales se ha demostrado al promover la concentración y la

polimerización de varios monómeros activados en el laboratorio implica la formación

de los débiles enlaces no covalentes.



– La Atmósfera

Fte. Ecología de la biosfera temario

De donde deducimos las 5 capas en las que se puede estructurar la atmósfera según la

variación de la temperatura con la altura, que son:

Troposfera: es la capa más próxima a la superficie terrestre (11 km de

altura media). En los polos no alcanza los 8 km, mientras que en las

zonas ecuatoriales puede llegar a los 16. En esta capa la temperatura

desciende con la altitud hasta los -56ºC. El límite entre esta capa y la

siguiente recibe el nombre de tropopausa.

Estratosfera: es la segunda capa más próxima a la superficie terrestre.

Se encuentra sobre la troposfera y llega hasta una altura de unos 48 km.

El límite superior recibe el nombre de estratopausa. La temperatura

aumenta progresivamente con la altura hasta pocos grados bajo cero.

Esta segunda capa es la que contiene la mayor parte de la capa de



ozono (a los 22 km se encuentra la concentración máxima) que retiene

las radiaciones ultravioletas del espacio exterior, permitiendo el

desarrollo de la vida terrestre.

Mesosfera: es la capa siguiente, que llega hasta los 80 km de altura y en

ella la temperatura vuelve a descender hasta el orden de los -100ºC.

Termosfera o ionosfera: es la capa que va de los 80 a los 600 km de

altura. En ella los gases se encuentran en estado de disgregación

atómica, abundando las partículas con carga eléctrica. La temperatura

vuelve a aumentar de nuevo hasta superar los 1000ºC. Esta capa es de

gran interés para los meteorólogos ya que es dónde tienen lugar los

fenómenos meteorológicos responsables de los cambios del tiempo

atmosférico.

Exosfera: se encuentra a partir de los 1.000 km, y apenas existen

moléculas de materia. Es la región que exploran los satélites artificiales y

no tiene la menor influencia sobre los fenómenos meteorológicos.

A continuación se va a tratar el tema de la circulación del aire en la atmósfera, y se

pensará sobre el aspecto que tendría las corrientes de aire en la actual atmósfera si la

tierra no tuviera rotación y en la normalidad.

Si la tierra no estuviera expuesta al fenómeno de la rotación, la atmósfera tendría una

sola célula convectiva a diferencia de las que la componen actualmente que son 6 las

de Hadley, la zona de latitud media y la polar, cada una de estas tres en los dos

hemisferios tanto Norte como Sur.

También hay que tener en cuenta la Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ), la cual

es una banda de baja presión que se forma sobre las regiones de masas de aguas más

cálidas en los trópicos, donde las masas de aire están forzadas a ascender por el

calentamiento, esto origina una abundante formación de nubes y fuertes lluvias. La

ZCIT no es estacionaria y tiende a desplazarse sobre las áreas superficiales más

calientes a lo largo del año.

Una vez analizado este aspecto, en clase se propuso la idea de por qué llueve más en

la zona subpolar que en el polo Norte. e La respuesta es porque está más rodeada de

océanos, por lo que hay mayor evaporación. Además comentamos una ecuación del

Tiempo medio de Residencia (TMR), que es el tiempo medio que un partícula tarda en

pasar la estratosfera. La ecuación quedaría así:

Masa/Flujo=Tiempo Medio de residencia



Y observamos el ejemplo de que en Alemania los Nitratos son más altos que en Ghana,

porque hay una emisión continua y además los nitratos no perduran un año para que

puedan aparecer en Ghana al expandirse por todo el mundo. Y a continuación

comentó una de las razones por la cual se están reduciendo las emisiones de los

Clorofluorocarbonos (CFC´s), y es porque estos si son estables tienen un TMR elevado y

son estables en la atmósfera y se expanden de forma que pueden llegar a cualquier

parte del mundo.

Se comentó la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) es un fenómeno climático en el

norte del océano Atlántico, de fluctuaciones en la diferencia de presión atmosférica

entre la baja islandesa y la alta de Azores o anticiclón de las Azores. Moviéndose de

este a oeste entre la baja de Islandia y la alta de Azores, va controlando la fuerza y

dirección de los vientos del oeste y las formaciones tormentosas a través del Atlántico

Norte. Tiene una alta correlación con la oscilación ártica, y realmente forma parte del

síndrome general:

Oscilación del atlántico Norte

Nao + : Los inviernos en los que la NAO es positiva tienen lugar cuando hay una gran

diferencia de presión entre las Azores e Islandia. Esto hace que haya tormentas de

invierno más fuertes y más frecuentes, cruzando el Atlántico en dirección nordeste.

Nao - : Los inviernos en que la NAO es negativa tienen lugar cuando la diferencia de

presión entre las Azores e Islandia es pequeña. Esto hace que las tormentas de

invierno sean más débiles y menos frecuentes. Estas tormentas siguen un recorrido

más del sur que aquéllas que están asociadas a las condiciones de NAO positiva, y

llevan aire cálido y húmedo al Mediterráneo.

Las corrientes convectivas hacen aumentar los niveles que varían a lo largo del año

con la zona en la que se encuentre el ITCZ. Comentar que la ITCZ no ha sido constante



durante la historia de la tierra sino que esta se desplaza, pero no tiene sus patrones de

desplazamiento.

Comentamos que los niveles de producción de Ozono en la troposfera, y que existe un

elemento, el Cloro (Cl), en esta que actúa como catalizador en la ruptura de Ozono (03)

para producir:

Esto quiere decir que a mayor cantidad de Cloro en la estratosfera, menos cantidad de

Ozono. Este proceso de ruptura empieza a surgir a partir de los años 50 con la emisión

artificial de los CFC´s (Clorofluorocarbonados) en la revolución industrial. Esto

favoreció la aparición del agujero en la capa de Ozono que actualmente se está

recuperando al disminuir las emisiones de CFC´s a la estratosfera.

Para distintos gases puede haber tiempo de residencia de miles de años como para

una molécula de Oxígeno (O2) o tiempo de residencia de unos días, como por ejemplo

la molécula de agua que tiene un tiempo de residencia de 7 a 10 días.

A continuación comentamos esta imagen donde vemos las concentraciones globales

de los constituyentes atmosféricos. Donde vemos que los 3 compuestos más

abundantes en la atmósfera, y por tanto los principales son el Nitrógeno (N), Oxígeno

(O2) y Argón (Ar). El primer compuesto es el nitrógeno con un 78, 084 %, le sigue el

oxígeno con un 20,946 % y el Argón con un 0,934 %. Los demás compuestos aparecen



en concentraciones muy bajas, lo cual no quiere decir que carezcan de importancia.

Por ejemplo el dióxido de Carbono, uno de los gases traza que de forma directa están

influyendo en el calentamiento global.

También llama la atención los Clorofluorocarbonados los cuales no debería aparecer

en la atmósfera porque no son constituyentes naturales de ella y su concentración

aparece, la emisión de estos gases actualmente está muy limitada desde la entrada en

vigor en 1989 del Tratado de Montreal, aunque sabemos que todavía existen

emisiones de estos gases contaminantes aunque en menor medida.

Son importantes las partículas sólidas presentes en la atmósfera, en suspensión, los

Aerosoles. Las fuentes naturales son más importantes, a la hora de introducir los en la

atmósfera, que las antrópicas. Las fuentes Naturales son entre otras el polvo, las sales

marinas, los volcanes y partículas orgánicas (Polen), polvo africano o sahariano, Sales

Marinas, volcanes, partículas orgánicas.



– Los Océanos

Los océanos son las grandes masas de agua que separan los continentes. El más

extenso es el Pacífico, que con sus 180 millones de km2 supera en extensión al

conjunto de los continentes. Los otros cuatro son el Atlántico, el Índico, el Antártico o

Austral y el Ártico. Dentro de los océanos se llama mares a algunas zonas cercanas a las

costas, situadas casi siempre sobre la plataforma continental, como el Mediterráneo o

el Cantábrico. La importancia de las corrientes marinas y oceánicas en el clima mundial

es fundamental, influyendo también en el desarrollo de la vida marina, por lo que

suponen de regulación de la temperatura del agua y aporte de nutrientes.

Una corriente se define como el desplazamiento de una masa de agua y según su

origen se habla de distintos tipos de corrientes. Las corrientes de densidad se

producen cuando las diferencias de temperatura y salinidad entre dos masas de agua

situadas en distintos lugares o profundidades tienen como consecuencia una variación

de densidad.

Como la tendencia natural es a compensar esta diferencia de densidad, una de las

masas se desplaza hacia la otra. Las corrientes de arrastre se establecen en la

superficie de los océanos y mares debido a la acción directa del viento, siendo de

mayor intensidad cuando el viento es constante sobre una masa extensa de agua,

como los alisios que soplan en el Atlántico y Pacífico, creando corrientes de grandes

masas de agua en dirección oeste. La circulación de grandes masas de agua más o

menos constante se debe a la combinación de las corrientes de densidad y las de

arrastre.

Las corrientes oceánicas trasladan grandes cantidades de calor de las zonas

ecuatoriales a las polares y, junto a las corrientes atmosféricas, son las responsables de

que las diferencias térmicas en la Tierra no sean muy pronunciadas, por lo que su

influencia en el clima es fundamental. Las olas, las mareas y las corrientes tienen

también una gran importancia para las zonas costeras porque erosionan y transportan

los materiales hasta dejarlos sedimentados en las zonas más protegidas. De esta

manera, el agua ascendente arrastra nutrientes a la superficie, lo que supone la

proliferación de los seres vivos.

Las trayectorias de tales corrientes son constantes, por lo que históricamente los

marinos lo han tenido en cuenta para sus viajes, puesto que favorecen o entorpecen la

navegación según el sentido en que se las recorra. La gran corriente caliente del Golfo,

que se dirige desde el Golfo de México a las costas accidentales de Europa, no sólo

dulcifica el clima de éstas por sus temperaturas, sino que facilita además la travesía del

Atlántico a los buques que se dirigen de Oeste a Este.

Por su parte, las corrientes marinas son causadas por la variación del nivel del mar,

debido a la atracción de la Luna y el Sol. De esta manera se producen las mareas, lo



que ocasiona una elevación y un descenso del nivel del agua en ciclos de seis horas. El

viento y la tormenta crean las olas marinas, que por oscilación pueden recorrer

grandes distancias. El giro de la Tierra hacia el Este influye también en las corrientes

marinas.

-Patrones de Viento

Debido a la rotación de la Tierra, todo lo que se mueve en su superficie no sigue una

línea recta, sino que tiende a girarse hacia un lado. Esto se conoce como el efecto de

Coriolis. El efecto es muy leve para sentirlo cuando caminamos o vamos en un carro,

pero es muy importante en distancias grandes. Esta desviación afecta el curso de

proyectiles y obviamente el de los vientos y las corrientes. La desviación es hacia la

derecha en el Hemisferio Norte y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur.

Los vientos son los responsables de producir las olas y las corrientes en el océano. A su

vez es el calentamiento solar lo que impulsa los vientos. La mayor energía solar se

recibe en el Ecuador, por eso el aire es más caliente en el Ecuador y más frío en los

polos. El aire caliente, por ser menos denso, se eleva en el Ecuador, por lo que se

forma una baja presión. Según el aire caliente se aleja del Ecuador hacia el norte o

hacia el sur, se enfría y se torna más densa y baja.

Esto ocasiona un gradiente de presión y otra masa de aire tiene que remplazarlo,

ocasionando el viento. Entonces se forma una celda de circulación o de convección.

Cuando el aire caliente del Ecuador asciende se forman las calmas ecuatoriales

(“doldrums”) y al ser reemplazado por aire de latitudes más altas, se forman los

Vientos Alisios (“Trade Winds”). Estos soplan del noreste y sureste desde las altas

presiones subtropicales hacia las bajas presiones tropicales del Ecuador. Estos vientos

son constantes y traen las típicas brisas del noreste a Puerto Rico. Los otros vientos

también son impulsados por la energía solar, pero tienden a ser más variables que los

alisios.



En las latitudes templadas, los vientos céfiros del oeste (“Westerlies”) soplan desde las

altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones templadas. En las latitudes altas,

las fuertes y altas presiones polares engendran los Vientos Solanos del Levante que

soplan del este (“Polar Easterlies”), los vientos más variables que hay.

-Corrientes Geostróficas

Hay dos tipos de corrientes en el océano: las corrientes superficiales, que constituyen

el 10% del agua del océano y se encuentran desde los 400 m hacia arriba y las

corrientes de agua profunda o la circulación termohalina que afectan el otro 90% del

océano.

Las corrientes oceánicas están influenciadas por fuerzas que inician el movimiento de

las masas de agua, estas son: el calentamiento solar y los vientos. El balance entre

otro tipo de fuerzas influye en la dirección del flujo de las corrientes, la fuerza de

Coriolis (que es siempre hacia la derecha en el Hemisferio Norte) y la gravedad la cual



se dirige hacia el gradiente de presión. Estas corrientes marinas se conocen como

Corrientes Geostróficas, (del griego strophe, giro: fuerzas provocadas por la rotación

de la tierra).

El calentamiento solar causa la expansión del agua. Ya que, cerca del Ecuador las

temperaturas son más altas, esto causa que el nivel del mar esté cerca de 8 cm. mas

alta que en las latitudes medias. Esto causa una pendiente o inclinación en el nivel del

mar y el flujo del agua tiende a fluir hacia abajo, en dirección de la pendiente.

Los vientos que soplan en la superficie empujan el agua desplazándola en la dirección

de donde provienen. Lo que ocasiona que el agua tienda a amontonarse en la

dirección que sopla el viento. Entonces, la gravedad tiende a halar el agua en contra

del gradiente de presión o sea descendiendo por la inclinación de la pendiente.

Pero debido a la rotación de la Tierra, la fuerza de Coriolis, causa que el movimiento

del agua sea 45º hacia la derecha de la dirección del viento, en el Hemisferio Norte y

45º a al izquierda de la dirección del viento, en el Hemisferio Sur, alrededor de los

centros de amontonamiento. Este flujo de agua produce grandes corrientes circulares

en las cuencas oceánicas que se conocen como Giros.

El giro del Atlántico Norte está separado en cuatro corrientes distintas. La Corriente

Ecuatorial del Norte, la Corriente del Golfo, la Corriente del Atlántico Norte y la

Corriente de las Canarias.

Los Vientos Alisios que soplan del este desplazan el agua formando la Corriente

Ecuatorial del Norte. En el margen Oeste del Atlántico se encuentra una masa

continental continua, Norte, Centro y Sur América. De manera que la corriente tiene

que moverse hacia el norte, entonces se conoce como la Corriente del Golfo. Al

acercarse al Polo Norte, influida por los vientos del oeste, cruza el Atlántico

formándose la Corriente del Atlántico Norte. Allí tropieza con otra masa de tierra, las

Islas Británicas, Europa y África, por lo que fluye hacia el sur tornándose en la Corriente

de las Canarias.



En el giro del Atlántico Sur, se forma la Corriente Ecuatorial del Sur, ocasionado por los

Vientos Alisios del sureste. Al chocar con la masa continental de América del Sur se

forma la Corriente de Brasil. Al acercarse al Polo Sur fluye de oeste a este y equivale a

la Corriente del Atlántico Sur. La corriente del sur sube por África y representa la

Corriente de Benguela.

El nivel del mar es más elevado en el Pacífico tanto en el norte como en el sur

formando la Contracorriente del Ecuador, una estrecha banda alrededor del Ecuador

(2 º N y 2 º S).

Aunque de una forma simplificada se describieron los dos grandes giros del Atlántico.

En el Norte el giro es a favor de las manecillas del reloj y el del Sur en contra de las

manecillas del reloj.

Podemos asimismo describir las corrientes en el Océano Pacífico. Al igual que en la

cuenca del Atlántico tenemos la Corriente Ecuatorial del Pacifico Norte, que se

desplaza de este hacia el oeste. Luego al ser interrumpida por las costas de Asia sube

por la costa de Japón y se convierte en la corriente Kuroshío que guiada por los vientos

Céfiros del oeste se torna en la Corriente del Pacífico Norte. Posteriormente baja como

la corriente de las Aleutas y la Corriente de California, y al llegar al Ecuador cierra así el

giro del Pacífico Norte.

En el giro del Pacífico Sur, tenemos la Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur que

eventualmente baja como la Corriente Australiana y cruza el océano como la Corriente

del Pacífico Sur. Luego sube como la corriente del Perú tornándose otra vez en la



Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur, para completar el giro del Pacífico Sur. Al igual

que en el Atlántico, en el Norte el giro es a favor de las manecillas del reloj y en el del

Sur es en contra de las manecillas del reloj.

Hay una corriente que fluye alrededor de la Antártica, que se dirige de Oeste a Este. Es

la única corriente que le da la vuelta a la Tierra. Esta se conoce como la Deriva del

Viento del Oeste (“west wind drift”)

Las corrientes se pueden dividir en corrientes cálidas o calientes, que en el diagrama

superior están representadas con las flechas de color rojo y las corrientes frías, que

equivalen a las flechas azules.

-Corrientes Cálidas y Frías

Las corrientes marinas superficiales trasportan un gran volumen de agua y energía en

forma de calor, por lo que influyen en la distribución de la temperatura. Como

resultado afecta el clima del planeta. Es por esto que el océano se conoce como el

termostato de la Tierra

Una de las propiedades del agua es su gran capacidad de calor. Las corrientes cálidas al

oeste de las cuencas del océano, como la corriente del Golfo, puede transportar gran

cantidad de energía en forma de calor hacia los polos. Por otro lado, corrientes frías,

como la del Labrador, que bajan por el este de los polos, ayudan a refrescar los

trópicos. Las corrientes cálidas, producen un aumento de la temperatura del aire y

mayor concentración de vapor de agua en la atmósfera y por tanto, aumenta la

humedad.

Las corrientes frías disminuyen temperatura del aire y la concentración del vapor del

agua en la atmósfera, por lo que baja la humedad. Sus efectos en el clima son

evidentes, un ejemplo de esto ocurre en las costas de Escandinavia, zona cercana al

Polo Norte donde no se forma hielo y las temperaturas son más altas de las esperadas

para su latitud. También, por eso, encontramos arrecifes de coral en latitudes más

altas, en los márgenes del oeste de las cuencas. Por esta razón, se dice que las

corrientes oceánicas son el termostato de la Tierra ya que amortiguan las fluctuaciones

termales.

Las corrientes son más fuertes en los márgenes del Este de los continentes de Asia y

América del Norte, o en el lado oeste de las cuencas oceánicas. Esto se debe al

amontonamiento del agua causado por los Vientos Alisios que soplan de Este. Para

medir las corrientes, se utilizan equipos electrónicos tales como correntómetros, boyas

a la deriva, entre otros.

-Corrientes Termohalinas



El término termohalino proviene del griego, “thermos” es caliente, y “alinos” es salino.

Las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina comprenden el 90% de

las corrientes del océano. De ninguna manera las aguas profundas están estancadas,

sino que son dinámicas. Estas aguas se sumergen hacia las cuencas oceánicas

ocasionadas por fuerzas de cambios en densidad y la gravedad. Las diferencias en

densidad son reflejo de las diferencias en temperatura y salinidad. Las corrientes de

aguas profundas se forman donde la temperatura del agua es fría y las salinidades son

relativamente altas.

La combinación de altas salinidades y bajas temperaturas afectan la densidad del agua

tornándola más densa y más pesada provocando que se hunda. Esto ocurre en las

zonas polares, y al hundirse se desplazan hacia las zonas ecuatoriales. El agua de las

zonas ecuatoriales, en cambio, es cálida y tiende a desplazarse hacia las zonas polares

a través de la superficie. La disolución de oxígeno es mayor en aguas frías. Al

sumergirse estas aguas transportan oxigeno a las agua profundas. Esta fuente de

oxígeno permite la existencia de la vida en aguas oceánicas profundas.

El diagrama a continuación, nos ilustra los lugares donde se sumerge el agua de

superficie, por tanto, donde se forma agua profunda. Estas son las zonas de color

violeta y azul ubicadas en los Polos Norte y Sur. El agua fría entonces se mueve hacia

zonas tropicales y emerge en la superficie. Aquí representada por el color verde claro.

Esto permite el intercambio de oxígeno, nutrientes y energía de calor entre otras

cosas, entre los polos y las zonas tropicales.

Las aguas profundas se forman en mayor medida en el Atlántico Norte, agua más

densa por ser más salada y fría. Al sumergirse hacia el fondo mantiene la circulación

oceánica en movimiento como si fuera un gran pistón. Las aguas del Océano Índico son

muy cálidas para hundirse. En el Pacífico Norte, aunque el agua es fría no alcanza la

salinidad necesaria para hundirse al fondo oceánico, pero forma agua con densidades

intermedias. Esto es causa mayormente a la precipitación.

Los procesos que cambian la salinidad del agua son la precipitación, la evaporación y el

congelamiento del agua. La temperatura del agua cambia predominantemente por el

calentamiento solar. Estos procesos ocurren principalmente en la superficie. Una vez la

masa de agua se sumerge la salinidad y la temperatura no puede cambiar, por lo que

estas características únicas quedan impresas en las masas de agua en la superficie

como si fueran una huella. Esto permite a los oceanógrafos identificar el movimiento

de las masas de agua a través de grandes distancias.

Al sumergirse el agua en la superficie, su posición en la columna de agua depende de

su densidad. La capa superficial al ser más caliente y menos densa se mantiene arriba.

En términos generales tenemos una masa superficial que se encuentra entre los 100 a



200 m. En la mayoría de los casos, se conoce también como la capa mixta, ya que está

mezclada bajo la acción de los vientos y las olas

Le sigue a la capa mixta una zona de transición donde el cambio de la temperatura con

profundidad es abrupto. A esta capa se le conoce como la termoclina. Ocurre a una

profundidad aproximada de 1500 m. Termoclinas más llanos y que varían con las

estaciones ocurren en agua cercanas a las costas. En este caso nos referimos al

termoclina que ocurre en las aguas oceánicas y que separan las masas de agua

superficiales de las masas de agua profundas. Estas masas de agua están por debajo de

los 1500 m y son frías con una temperatura promedio de 4 ºC.

Cinturón de transporte oceánico (“Conveyor Belt”)

Mayormente, en el Hemisferio Norte, éstas son remplazadas por las aguas cálidas que

vienen de la Corriente del Golfo. Como resultado hay una interconexión global en los

patrones de circulación oceánica. Esta compleja conexión entre las corrientes

oceánicas, se conoce como el Cinturón de Transporte Oceánico (Conveyor Belt). La

misma dirige y afecta los patrones climáticos, transportando energía de calor y

humedad alrededor de la Tierra. Pero esta conexión es vulnerable y podría ser

interrumpida o cambiar de dirección.

Evidencia científica demuestra que ya ha ocurrido en el pasado. Una posible causa

fueron los movimientos de los continentes con la fragmentación de las Placas

Tectónicas. También se ha comprobado que estos cambios han traído cambios

globales en los patrones climáticos. Estos incluyen cambios en los patrones de viento,

retraimiento y avances de los hielos, fluctuaciones de precipitación entre otros. No

debemos poner en riesgo este sistema climático.

En estos momentos no hay consenso entre los científicos, en las repercusiones reales

y lo posibles efectos adversos, que puedan surgir con el aumento de los gases de

invernadero y el calentamiento global.

Se ha sugerido que cuando la corriente termohalina circula con mayor rapidez,

transporta las aguas de los océanos Pacífico, Índico, y Atlántico sur, hacia el Atlántico

tropical y hacia el Atlántico norte. Este movimiento es de vital importancia para la

formación de huracanes y por supuesto para Puerto Rico. El cambio en la velocidad de

este tipo de circulación puede ser afectado por diversos factores.

Uno de gran importancia sería, la formación de las aguas al sur de Groenlandia Que

aun cuando permanecen frías pudieran ser menos saladas, debido al deshielo en el

área del Polo Norte. Esta agua se tornaría menos pesada y por tanto menos densa. Al

tener menos peso y ser menos densa se hundiría a menor profundidad, de manera,

que requerirá menos volumen de agua desde el ecuador para reemplazar la masa de

agua que se hunde.



-Relación Atmósfera océano

La atmósfera terrestre es la capa gaseosa que rodea a la Tierra. Está compuesta por

nitrógeno (78,1%) y oxígeno (20,94%), con pequeñas cantidades de argón (0,93%),

dióxido de carbono (0,035%), vapor de agua y otros gases.

Es la capa que protege la vida del planeta absorbiendo en la capa de ozono parte de la

radiación solar ultravioleta, reduciendo también las diferencias de temperatura entre

el día y la noche, y actuando como escudo protector contra los meteoritos. El 75% de

la atmósfera está en los 11 km de altura desde la superficie planetaria.

La temperatura de la atmósfera terrestre varía con la altitud. La relación entre la

altitud y la temperatura es distinta dependiendo de la capa atmosférica considerada:

• Troposfera: 0 - 8/16 km, la temperatura disminuye con la

altitud.

• Estratosfera: 8/16 - 50km, la temperatura permanece

constante para después aumentar con la altitud.

• Mesosfera: 50 - 80/85 km, la temperatura disminuye con la

altitud.

• Termosfera: 80/85 - 500km, la temperatura aumenta con la

altitud.

• Exosfera: 500 - 1500/2000 km

La renovación de las aguas produce un transporte e intercambio de gases con la

atmósfera.

Un caso importante es el de CO2, su concentración en la atmósfera procede de los

procesos de respiración y fotosíntesis y de las emisiones antropogénicas. Los océanos

se encargan de absorber este CO2 atmosférico, ya que disuelven distintas

concentraciones en función de la atmósfera y se van a hundir con la masa de agua. Lo

que ocurre es que cuando afloran se liberan tanto el CO2 disuelto en la atmósfera

como el que se forma en los distintos procesos, pero al ser menor que el que se

disuelve, es un acumulador.

Cuando los gases se humedecen se establece un equilibrio de gas entre la atmósfera y

el agua. La concentración de CO₂ por debajo de la termoclina no se mezcla, por eso la

mayor capacidad de retención está por debajo de la termoclina.

La velocidad que limita la entrada a la zona profunda es la velocidad de difusión, es

decir, el hundimiento de la masa de agua. El océano tiene una gran capacidad de



retención de CO₂, pero es un proceso muy lento. Además, actualmente se emite

mucho más CO₂ del que puede retener el océano.

En la etapa geológica actual hay una corriente de agua que se calienta en el ecuador

atlántico, se desplaza empujada por los alisios hacia América, se recalienta en el Caribe

y sale hacia el norte a través del estrecho de Florida. Puede entrar en el Mar del Norte,

y calentar Europa, porque en el Polo Norte se forma hielo, que expulsa la sal traída por

esa corriente del sur. El agua con sal es pesada y se hunde y cae al fondo en una

cascada que hay en el estrecho de Dinamarca, entre Groenlandia e Islandia, circulando

entonces por el fondo hasta el Indo-Pacifico donde aflora y repite el ciclo: Es la

circulación termosalina.

El elemento más importante de esa circulación es la formación de agua pesada en el

Mar del Norte al formarse hielo. Si se elimina ese desprendimiento de sal, se puede

formar un tapón que impida llegar a la corriente del Golfo hacia el norte, desviándose

entonces hacia el sur por las costas portuguesas.

Uno de los fenómenos que más afecta a la circulación es el fenómeno del Niño, en el

que se producen acumulaciones de aguas cálidas, lo cual hace que la termoclina tenga

un espesor mayor y las aguas profundas no afloren tan intensamente, es decir, que se

queden retenidas.

La formación de afloramientos y hundimientos, está muy ligada a los niveles de CO2.

En las glaciaciones la concentración de CO2 era más baja que en los periodos

interglaciares.

La circulación oceánica actúa como termorregulador, además emite aerosoles

procedentes del mar a la atmósfera cuando se evaporan las gotas de lluvia, también

retiene muchos iones en los sedimentos y arcillas precipitadas. La circulación del agua

con intercambio iónico se hace en profundidad se realiza a través de chimeneas de los

fondos oceánicos.

– Los Continentes

La tierra está compuesta por 71% de agua y 29% de litosfera. De ese 29%: el

83% es vegetación o degradada (9’6 mil hectáreas), el 17% tierras degradadas (1’9 mil

hectáreas) y el resto desierto (3’4 mil hectáreas). El tercio de tierra emergida está

sujeta a una interacción con la atmósfera. Desde el comienzo de la vida, las tierras

emergidas están sometidas a un proceso de descomposición. Las rocas se

descomponen Mediante procesos complejos que son difícilmente reproducibles en el

laboratorio. En la superficie de la tierra el 75% son rocas sedimentarias, 25% son rocas

magmáticas.



Este proceso es un primer eslabón dominado por los ácidos de la alteración volcánica.

Cuando la vegetación se instaló, la concentración de CO2 se incrementa por la

presencia de raíces. Este proceso incesante ha ido aumentando la salinidad del mar y

por otra parte genera residuos. La tierra ha estado sometida a un influjo constante de

la atmósfera. La atmósfera primitiva está llena de CO2, nitratos y sulfatos, estos ácidos

cuando precipitan en la tierra los sedimentos se depositan en las cuencas oceánicas.

Un hecho a comentar es la cuenca experimental de Hubbard-broock, en este experimento se analizaron 6 cuencas y se midieron parámetros como las entradas de precipitación y meteorización, como causante de la salida de los nutrientes por y nutrientes almacenados y reciclados en el medio. A través de la siguiente fórmula se calculó la descomposición:

Se pone una estación de aforo y se mide la precipitación, evapotranspiración. Así

hacemos un balance de elementos que salen y entran en la cuenca. Con los cálculos

necesarios podemos saber la concentración de calcio de la roca madre, de la lluvia y así

calculamos el balance global de elementos. Después de muchos estudios se llega a la

conclusión que el nivel de liberación de Fe en el suelo; Ca>Na>Mg>K>Si>Fe>Al

secuencia de liberación. Para movilizar los cationes, en la mayoría de los suelos las

cargas que predominan son negativas y los cationes tienden a ser retenidos por el

suelo. Al aumentar la precipitación, aumenta la importación de silicatos.

En el siguiente gráfico vemos la denudación tanto química como mecánica en los

distintos continentes. Destaca el continente asiático al ser uno de los continentes que

más denudación tiene tanto química como mecánica.



Fuente: apuntes facilitados por el profesor. Denudación tanto química como mecánica

en los distintos continentes.

Otra imagen que verifica los valores de la anterior tabla es la siguiente, donde vemos

que Asia sigue estando en la cabeza en cuanto al Flujo mundial de sedimentos a los

océanos. Los valores que aparecen están en millones de toneladas [1012] por año.

Fuente: Apuntes facilitados por el profesor.

Comentar que la erosión química y mecánica, depende de un factor muy importante y

este es la altitud media. Los ríos exportan materiales a gran escala hacia los océanos. El

flujo de materiales va a depender de la zona donde se dé, aunque la actuación del

hombre acelera la erosión mecánica. Los ríos tienen un papel importante en la

degradación de los suelos ya que los ríos llevan 4 x 1015 g de materiales disueltos hacia

el mar.(un ejemplo claro, la desembocadura del río amarillo)

La causa principal de sobreexplotación del suelo es el sobrepastoreo, a esta le sigue de

cerca la deforestación y las prácticas de agricultura. En cuanto a cual es el tipo de

degradación de suelo, es decir cuál es el agente más degradador, el viento y la erosión

química.



– La Biosfera

La vida se desarrolla en un tapiz que rodea a la Tierra. Se ha encontrado vida desde los

6200 m por encima del nivel del mar hasta los 10.000 metros de profundidad en los

océanos.

Los procesos fundamentales son la vida son la respiración en la que se consume

carbono orgánico y se emite CO2 y la fotosíntesis donde se consume CO2 y se fija

carbono inorgánico.

La vida está formada por un enorme diversidad de organismos con características

comunes, lo que hace pensar que todos tengan un mismo origen común.

Los cinco reinos que constituyen la vida son:

• Moneras (organismos procariotas, bacterias)

• Protistas

• Hongos

• Animales

• Plantas

Si realizamos una agrupación por origen podemos observar que unos van apareciendo

por desarrollo a partir de otros.

Si dejasen de existir todos los animales y plantas superiores, el mundo podría seguir

existiendo, sin embargo, si desaparecieran toda la vida microbiana no podría continuar

la vida de los organismos superiores. Por ello se puede decir que la biosfera funciona

gracias a la actividad de los microorganismos.

La interacción entre unos ecosistemas y otros se realiza en función de la superficie de

contacto que tengan, si considerásemos la superficie terrestre como la unidad, las

raíces de las plantas serían 35 veces más que las superficie terrestre, las hojas de las

plantas serían más p menos como la superficie terrestre, la hifas de los hongos

suponen 6 veces la superficie de la Tierra y equivale a la superficie de de los

microorganismos que componen el fitoplancton, las bacterias suponen una superficie

200 veces mayor a la superficie terrestre.

Según esto es evidente pensar que van a ser las bacterias las que más interaccionan

con el medio ambiente, esto explicaría la importancia de las actividades de los

microorganismos en los ciclos biogeoquímicos y por lo tanto en la vida del planeta. De

los tres grandes componentes de la Tierra, en la atmósfera no existe ningún

microorganismo que sea capaz de desarrollar su ciclo de vida completo, , sin embargo



Esto si se da en la hidrosfera y la litosfera.

Una serie de factores necesarios para la vida:

• Energía externa (la proporciona el sol)

• Nutrientes

• Mar: Hábitat en el que la luz queda en la zona superficial y los

microorganismos cuando mueren van al fondo de las aguas.

De esta forma se ve que hay una gran desconexión entre la

luz y los nutrientes por lo que la vida va ser más selectiva.

• Tierra : Hábitat donde la reutilización de nutrientes está

mucho más facilitada que en los mares, además la luz está

presente siempre pero en contraposición hay escasez de

agua.

En ambos medios existe un transporte de nutrientes hacia las zonas donde puedan ser

utilizados, con esto se explica la importancia del ciclo Hidrológico que funciona gracias

a la energía externa, que es quien la moviliza, pero además, esta energía es la que

produce también los movimientos de las aguas oceánicas o afloramientos de manera

que transportan los nutrientes desde las zonas profundas a la superficie.

Todos estos factores deben estar presentes para que sea posible la existencia de vida

en la Tierra.



III.- Ciclos Globales

– Producción primaria Oceánica y Terrestre

La Producción Primaria de los ecosistemas terrestres, está condicionada por las plantas

y por la disponibilidad de agua, que será mayor en zonas tropicales. Esta producción

primaria va unida a la pérdida de agua, ya que las plantas tienen que perder agua para

poder movilizar los nutrientes. Esto depende del número y apertura de los estomas y

además de la sequedad ambiental. De esta forma si se cierran, disminuirá la pérdida de

agua y también la asimilación de CO2 y la producción.

El coeficiente de pérdida de agua se establece mediante la relación:

moles CO2/moles H2O

Si este coeficiente disminuye es que asimila menos cantidad de CO2 perdiendo la

misma cantidad de agua y viceversa. Este coeficiente varía entre 0,8 y 1,5.

Por otro lado, si introducimos los isótopos del carbono 12C (más ligero) y 13C (más

pesado), se ve que afecta en la capacidad de difusión, ya que el 12C se difunde mejor y

por lo tanto también se asimila mejor.

La Conductancia es la capacidad que tiene el CO2 de atravesar los estomas. En realidad

existe todo un gradiente de apertura de los estomas. La variable que mide ese

gradiente es la conductancia estomática. Al cerrar los estomas, la planta también

impide la entrada de CO2. Si la situación es extrema, la fotosíntesis se hace imposible.

La conductancia se mide en cm. /seg. y será mayor cuanto mayor apertura tengan los

estomas, de forma que si están muy abiertos, habrá mayor conductancia y la cantidad

del isótopo de 13C será menor. Esta variabilidad nos proporciona una idea de las

condiciones que habría en cualquier época determinada.

La estima de la producción primaria en sistemas terrestres no es nada fácil, existen

varios métodos:

Indirectos

• Método de cosecha

• Balance de CO2

• Teledetección



Directos

• Estima por masa de cultivo

• Estima por área de terreno.

Métodos de cosecha: Seleccionamos áreas del planeta, buscamos los tipos de

vegetación que hay y medimos su producción, para ello sumamos todas las estimas y

después hacemos extrapolaciones de medidas puntuales al área total que ocupa la

vegetación.

Balance de CO2: Se instalan en los bosques sensores infrarrojos de CO2, y tratan de

hacer un balance entre el CO2 de la atmósfera y el de la planta, el problema es que

está restringida solo a países desarrollados.

Teledetección: Mediante satélites podemos medir la reflexión de la luz de la superficie

terrestre y dependen de la naturaleza del terreno donde incida la luz. La vegetación

absorbe radiación solar y por lo tanto es diferente a la reflexión del la luz desde un

suelo desnudo. Para magnificar esto, el Landsat marca las diferencias existentes entre

TM4/TM3, es la relación que mide el área de las hojas por unidad de terreno si es

cercana a uno, sería un suelo desnudo, si es mayor indicaría la existencia de

vegetación. LO que ocurre es que debido a su gran precisión el procesamiento de la

información es muy lento. Otro satélite fue el NOA-7 compuesto por un espectrómetro

que permitía hacer estimas más rápidas mediante la siguiente relación:

NDVI= (NR-VI) / (NR+VI)

NR=Infrarrojo cercano

VI =Visible

NDVI<0 Si no existiese mucha vegetación

NDVI>0 Si existiese mucha vegetación

Estimas por masa de cultivo: Se hace mediante una relación existente entre las áreas y

los diferentes tipos de vegetación, también se compara la biomasa o carbono vegetal,

que en cultivos está sometida a una tasa de renovación muy alta. La producción

primaria neta, es decir, la bruta menos la respiración de los vegetales; en el mundo es

de 60,2 *1015 g/año, esto es lo que crece la vegetación cada año.

Estima por área de terreno: (Melillo) Se hace mediante un mapa con los distintos tipos

de vegetación a nivel mundial y se mide en área de terreno, la Tierra se divide en una

malla a la que en cada parcela hay un tipo de vegetación, como conocemos los

parámetros de cada una de estas parcelas (tipo de suelo, nutrientes, agua disponible…)

podemos obtener la producción de vegetación matemáticamente mediante:



PPN= PPNmáx * PAR * LA I* CO2 * H2O *NA

PAR radiación fotosintética activa

LAI índice de hojas (cantidad de hojas por unidad de superficie)

NA Disponibilidad de nutrientes

PPN Producción primaria neta

Así se ha obtenido la producción primaria neta mundial: (53,2*1015 gC/año), una

estimación con el NOA, nos daría un resultado de (48 *1015 gC/año), así

comprobamos que el método de cosecha estaría mucho más distante de los otros dos,

por eso podemos decir que la producción media es de unos( 50*1015 gC/año) (media

entre el método de Melillo y el NOA).

La producción primaria en el océano depende de las características que tienen los

sistemas acuáticos, ya que no permiten sostener organismos de gran tamaño debido

entre otros factores a la dilución de los nutrientes en ellos, lo que hace que solo haya

organismos unicelulares, con grandes tasas de renovación.

Por otro lado debido al enorme tamaño de los océanos hay que hacer aproximaciones

para poder medir la producción. Los métodos más usados son:

• Botella de agua clara/oscura:

En la botella clara se producirá gran cantidad de actividad fotosintética y de O2,

mientras que e la oscura solo habrá respiración asociada a u incremento de CO2 con el

tiempo. Esto se produce a la limitación de la luz que permite la existencia o ausencia

de fotosíntesis.

• 14C:

Al ser incorporados por los organismos, se vuelven radiactivos de forma que se

puedan estudiar por distintos procesos. Este procedimiento se acerca más a la realidad

puesto que se puede medir la cantidad de carbono que ha sido asimilada por los

organismos. Las cifras obtenidas fueron:

Océano Abierto 5,9*1015 gC/año

Zonas Costeras 1,5*1015 gC /año

Áreas afloradas 0,003*1015 gC/año

Otras estimaciones fueron las de Berger, que se basó en 14C 27*1015 gC/año



Y Antoine 36,5-45,6*1015gC/año , aparentemente hay grandes variaciones entre

unos datos y otros pero es debido a que una pequeña proporción es capaz de

atravesar los filtros, el picoplancton.

• Teledetección:

Se usa para determinar la cantidad de clorofila existente en los océanos , se pueden

observar así los grandes desiertos y también las zonas de mayor producción (asociadas

a las zonas de afloramiento próximas a las zonas costeras).

Normalmente las zonas de producción están concentradas en determinadas zonas

debido a las corrientes oceánicas. Se ha estimado que los océanos abiertos son los que

más producen (42*1015 )gC/año, las zonas costeras como son más pequeñas aportan

menos (9,0 *1015 gC/año), las zonas de afloramiento son las más escasas y por

lo tanto su producción total es muy baja aunque son las zonas más productivas

(0,15*1015gC/año)

En general la producción primaria en los océanos se puede estimar con un valor

próximo a (51*1015gC/año), esta cifra es aproximadamente la misma que la de los

ecosistemas terrestres.

La producción primaria terrestre está muy influenciada tanto por los cambios

estaciónales como por la latitud, Sin embargo la producción primaria en los océanos no

se ve tan influenciada por los cambios estacionales aunque si hay cambios

latitudinales. La producción total de la biosfera es de (104,9*1015 gC/año).



– Desaparición de la PP Terrestre/ Desaparición de la PP Oceánica

La producción primaria es la producción de compuestos orgánicos a partir de dióxido

de carbono atmosférico o acuático. Puede ocurrir a través del proceso de la

fotosíntesis, usando la luz como fuente de energía, o quimiosíntesis, usando la

oxidación o la reducción de compuestos químicos como fuente de energía. Casi toda la

vida en la tierra es directa o indirectamente dependen de la producción primaria. Los

organismos responsables de la producción primaria son conocidos como productores

primarios o autótrofos, y forman la base de la cadena alimentaria.

La producción primaria es la producción de energía química de los compuestos

orgánicos por organismos vivos. La principal fuente de esta energía es la luz solar, pero

una fracción de minuto de la producción primaria es impulsada por organismos

litotrofos utilizando la energía química de moléculas inorgánicas.

Independientemente de su fuente, esta energía se usa para sintetizar moléculas

orgánicas complejas a partir de compuestos inorgánicos simples, tales como dióxido de

carbono y agua. Las dos ecuaciones siguientes son representaciones simplificadas de la

fotosíntesis y quimiosíntesis:

CO2 + H2O + luz CH2O + O2 CO2 + O2 + 4 H2S CH2O + 4 S + 3 H2O

En ambos casos, el punto final se reduce hidratos de carbono, típicamente moléculas

tales como la glucosa u otros azúcares. Estas moléculas relativamente simples pueden

ser utilizadas a continuación para sintetizar más moléculas más complicadas,

incluyendo proteínas, hidratos de carbono complejos, lípidos y ácidos nucleicos, o ser

respirado para llevar a cabo el trabajo.

El consumo de los productores primarios por organismos heterótrofos, como los

animales, a continuación, transfiere estas moléculas orgánicas a la cadena alimenticia,

alimentando todos los sistemas vivos de la Tierra.

GPP y NPP

Producción primaria bruta es la velocidad a la que los productores de un ecosistema

capturan y almacenan una cantidad dada de energía química en forma de biomasa en

un periodo de tiempo dado. Alguna fracción de esta energía fija es utilizada por los

productores primarios para la respiración y el mantenimiento de los tejidos existentes

celular. La energía fija restante se conoce como producción primaria neta.

NPP = GPP - respiración

La producción primaria neta es la velocidad a la que todas las plantas en un ecosistema

producen energía neta químico útil, sino que es igual a la diferencia entre la velocidad

a la que las plantas en un ecosistema producen energía química útil y la velocidad a la



que se utilizan algunos de que energía durante la respiración. Parte de la producción

primaria neta va hacia el crecimiento y la reproducción de los productores primarios,

mientras que algunos se consume por los herbívoros.

Tanto bruta y producción primaria neta se encuentran en unidades de masa por

unidad de área por unidad de intervalo de tiempo. En los ecosistemas terrestres, masa

de carbono por unidad de superficie al año es la más utilizada como unidad de medida.

Producción Terrestre

En la tierra, casi toda la producción primaria se realiza ahora por las plantas vasculares,

con una pequeña fracción procedente de algas y plantas no vasculares, tales como

musgos y hepáticas. Antes de que la evolución de las plantas vasculares, las plantas no

vasculares probablemente jugaron un papel más importante.

La producción primaria en la tierra es una función de muchos factores, pero

principalmente la hidrología local y la temperatura. Mientras que las plantas cubren la

mayor parte de la superficie de la Tierra, que se restringen fuertemente donde las

temperaturas son demasiado extremas o donde los recursos de plantas necesarias son

limitantes, tales como desiertos o regiones polares.

El agua se "consume" en las plantas por los procesos de la fotosíntesis y la

transpiración. El último proceso está impulsado por la evaporación del agua de las

hojas de las plantas. La transpiración permite que las plantas para el transporte de

agua y nutrientes minerales desde el suelo a las regiones de crecimiento, y también

enfría la planta. La difusión del vapor de agua de una hoja, la fuerza que impulsa la

transpiración, está regulada por estructuras llamadas estomas.

Estos estructuran también regular la difusión de dióxido de carbono de la atmósfera en

la hoja, de tal manera que la disminución de la pérdida de agua también disminuye el

aumento de dióxido de carbono. Algunas plantas utilizan formas alternativas de la

fotosíntesis, llamado metabolismo ácido de las crasuláceas y C4. Estos emplean

adaptaciones fisiológicas y anatómicas para aumentar la eficiencia del uso del agua y

permitir el aumento de la producción primaria que tenga lugar en condiciones que

normalmente limitan la fijación de carbono por las plantas C3.



Producción de Oceánica

En una reversión del patrón en la tierra, en los océanos, casi todo se lleva a cabo la

fotosíntesis por las algas, con una pequeña fracción contribuido por las plantas

vasculares y otros grupos. Las algas abarcan una amplia gama de organismos, que van

desde las células flotantes individuales a las algas marinas adjuntos.

Ellos incluyen fotoautótrofos de una variedad de grupos. Eubacterias son

photosynthetizers importantes en los ecosistemas tanto oceánicos y terrestres, y

mientras algunos archaea son fototróficos, no son conocidos por utilizar el oxígeno en

evolución fotosíntesis. Varios de los eucariotas son importantes contribuyentes a la

producción primaria en el océano, como las algas verdes, algas pardas y algas rojas, y

un grupo diverso de grupos unicelulares. Las plantas vasculares también están

representados en el océano por los grupos tales como los pastos marinos.

A diferencia de los ecosistemas terrestres, la mayor parte de la producción primaria en

el océano es realizada por organismos microscópicos de vida libre llamados

fitoplancton. Ampliar autótrofos, como los pastos marinos y macroalgas están

generalmente confinadas a la zona del litoral y las aguas superficiales adyacentes,

donde puedan conferirse a dicho sustrato subyacente pero aún así estar dentro de la

zona fótica. Hay excepciones, como Sargassum, pero la gran mayoría de la producción

de flotación libre se lleva a cabo dentro de los organismos microscópicos.

Los factores limitantes de la producción primaria en el océano también son muy

diferentes de las de la tierra. La disponibilidad de agua, obviamente, no es un

problema. Del mismo modo, la temperatura, mientras que las tasas metabólicas que

afectan, rangos de menor difusión en el océano que en tierra porque la capacidad

térmica del agua de mar tampones cambios de temperatura, y la formación de hielo

marino aísla a temperaturas más bajas. Sin embargo, la disponibilidad de la luz, la

fuente de energía para la fotosíntesis, y los nutrientes minerales, los bloques de

construcción para el nuevo crecimiento, desempeñan un papel crucial en la regulación

de la producción primaria en el océano.

LUZ

La zona iluminada por el sol del océano se llama la zona fótica. Se trata de una capa

relativamente delgada cerca de la superficie del océano donde hay luz suficiente para

la fotosíntesis. Para fines prácticos, el espesor de la zona fótica se define típicamente

por la profundidad a la cual la luz alcanza el 1% de su valor de superficie. La luz es

atenuada por la columna de agua por su absorción o dispersión por el agua en sí, y por

el material disuelto o en partículas dentro de él.



La fotosíntesis neta en la columna de agua se determina por la interacción entre la

zona fótica y la capa de mezcla. La mezcla turbulenta por la energía del viento en la

superficie del océano homogeneíza la columna de agua verticalmente hasta que la

turbulencia se disipa. Cuanto más profunda es la capa de mezcla, menor es la cantidad

media de luz interceptada por el fitoplancton dentro de ella.

La capa de mezcla puede variar de ser menos profunda que la zona fótica, a ser mucho

más profunda que la zona fótica. Cuando es mucho más profundo que la zona fótica,

esto se traduce en fitoplancton gastando demasiado tiempo en la oscuridad por un

crecimiento neto de ocurrir. La profundidad máxima de la capa de mezcla en la que

puede ocurrir el crecimiento neto se llama la profundidad crítica. Mientras hay

nutrientes adecuados disponibles, la producción primaria neta se produce siempre que

la capa de mezcla es menos profunda que la profundidad crítica.

Tanto la magnitud del viento mezclado y la disponibilidad de luz en la superficie del

océano se ven afectados en una serie de espaciales y escalas de tiempo. El más

característico de estos es el ciclo estacional, aunque las magnitudes de viento, además,

tienen fuertes componentes espaciales.

En consecuencia, la producción primaria en las regiones templadas como el Atlántico

Norte es muy estacional, que varían tanto con la luz incidente en la superficie del agua

y el grado de mezcla. En las regiones tropicales, como los giros en el centro de las

principales cuencas, la luz sólo puede variar ligeramente en todo el año, y la mezcla

sólo puede ocurrir esporádicamente, por ejemplo, durante las grandes tormentas o

huracanes.

NUTRIENTES

Mezcla también juega un papel importante en la limitación de la producción primaria

por nutrientes. Nutrientes inorgánicos, tales como nitrato, fosfato y ácido silícico son

necesarios para que el fitoplancton sintetizar sus células y la maquinaria celular.

A causa de hundimiento gravitacional de material particulado, los nutrientes se

pierden constantemente de la zona fótica, y sólo se reponen mediante la mezcla o el

afloramiento de aguas profundas.

Esto se exacerba donde el calentamiento solar de verano y los vientos reducidas

aumenta la estratificación vertical y conduce a un fuerte termoclina, ya que esto hace

que sea más difícil para el viento mezclando para arrastrar agua más profunda. Por

consiguiente, entre los eventos de mezcla, la producción primaria actúa

constantemente para consumir los nutrientes en la capa de mezcla, y en muchas

regiones esto conduce al agotamiento de nutrientes y la disminución de la producción

de la capa de mezcla en el verano. Sin embargo, siempre que la zona fótica es lo

suficientemente profunda, la producción primaria puede continuar por debajo de la



capa de mezcla donde las tasas de crecimiento de luz limitado significan que los

nutrientes son a menudo más abundantes.

Hierro

Otro factor relativamente recientemente descubierto que juegan un papel significativo

en la producción primaria de los océanos es el hierro de micronutrientes. Esto se utiliza

como un cofactor en enzimas que intervienen en los procesos tales como la reducción

de nitrato y la fijación de nitrógeno. Una fuente importante de hierro a los océanos es

el polvo de los desiertos de la Tierra, recogido y entregado por el viento en forma de

polvo eólico.

En las regiones del océano que están alejadas de los desiertos o que no están

alcanzadas por el polvo que transportan los vientos, la falta de hierro puede limitar

severamente la cantidad de la producción primaria que puede ocurrir. Estas áreas son

a veces conocidas como regiones HNLC, debido a la escasez de hierro tanto limita el

crecimiento de fitoplancton y deja un excedente de otros nutrientes. Algunos

científicos han sugerido la introducción de hierro a estas áreas como un medio de

aumentar la productividad primaria y secuestrar dióxido de carbono de la atmósfera.

Medición

Los métodos para la medición de la producción primaria varían dependiendo de si la

producción neta vs bruto es la medida deseada, y si los sistemas terrestres o acuáticas son el

foco.

La producción bruta es casi siempre más difícil de medir que la red, debido a la respiración,

que es un proceso continuo y permanente que consume algunos de los productos de

producción primaria antes de que puedan ser medidas con precisión. Además, los ecosistemas

terrestres son generalmente más difíciles debido a una proporción sustancial de la

productividad total se desvía a los órganos por debajo de la tierra y de los tejidos, donde es

logísticamente difícil de medir. Sistemas acuáticos aguas poco profundas también pueden

hacer frente a este problema.

La escala también afecta en gran medida las técnicas de medición. La tasa de asimilación de

carbono en los tejidos vegetales, órganos, plantas enteras, o muestras de plancton se puede

cuantificar mediante técnicas basadas bioquímicamente, pero estas técnicas son

decididamente inadecuadas para situaciones de campo terrestres a gran escala. Allí, la

producción primaria neta es casi siempre la variable deseada y técnicas de estimación implica

diferentes métodos de estimación de cambios de la biomasa seca de peso con el tiempo. Las

estimaciones de biomasa a menudo se convierten en una medida de energía, tales como

kilocalorías, por un factor de conversión determinado empíricamente.



Terrestre

En los ecosistemas terrestres, los investigadores suelen medir la producción primaria

neta. Aunque su definición es sencilla, las mediciones de campo utilizados para estimar

la productividad varían según el investigador y el bioma. Campo estima que rara vez

representa debajo de la productividad del suelo, los herbívoros, la facturación, la

hojarasca, los compuestos orgánicos volátiles, exudados de las raíces, y la asignación a

los microorganismos simbióticos.

Biomasa basa estimaciones NPP resultado una subestimación de la central nuclear,

debido a la contabilidad incompleta de estos componentes. Sin embargo, muchas

mediciones de campo se correlacionan bien con el PNP. Hay una serie de exámenes

exhaustivos de los métodos de campo utilizados para estimar NPP. Las estimaciones de

la respiración del ecosistema, el total de dióxido de carbono producido por el

ecosistema, también se pueden hacer con las mediciones de flujo de gas.

La gran piscina está en paradero desconocido productividad subterránea,

especialmente la producción y el volumen de negocios de las raíces. Componentes

bajo el suelo de la central nuclear son difíciles de medir. BNPP suele estimado a partir

de una relación de ANPP: BNPP en lugar de mediciones directas.

Producción primaria bruta se puede estimar a partir de mediciones de intercambio

ecosistema neto de dióxido de carbono fabricado por la técnica de covarianza

turbulenta. Durante la noche, esta técnica permite medir todos los componentes de la

respiración del ecosistema. Esta respiración se escala a los valores diurnos y resta más

lejos de NEE.

Pastizales

Con mayor frecuencia, se asume que la biomasa de pie pico para medir el NPP. En los

sistemas con persistente camada de pie, se ha divulgado la biomasa viva. Medidas de

biomasa pico son más fiables en si el sistema es predominantemente anuales. Sin

embargo, las mediciones perennes podrían ser fiables si hubiera una fenología

síncrono accionado por un fuerte clima estacional.

Estos métodos pueden subestimar ANPP en pastizales hasta en un 2 a 4 veces.

Medidas repetidas de la biomasa viva y muerta proporcionan estimaciones más

precisas de los pastizales, particularmente aquellos con gran volumen de negocio, la

rápida descomposición, y la variación interespecífica en el momento de la biomasa

máxima. Productividad de los humedales se mide de manera similar. En Europa, siega

anual hace que el incremento anual de la biomasa de los humedales evidentes.



Bosques

Los métodos utilizados para medir la productividad de los bosques son más diversas

que las de los pastizales. Valor mínimo de la biomasa basada en alometría específica

posición más hojarasca se considera una adecuada contabilidad aunque incompleta de

la producción primaria neta sobre el suelo. Las mediciones de campo utilizadas como

sustituto de ANPP incluyen hojarasca anual, diámetro o incremento en área basal, y el

incremento de volumen.

Acuático

En los sistemas acuáticos, la producción primaria se mide normalmente utilizando una

de cuatro técnicas principales:

variaciones en la concentración de oxígeno dentro de una botella sellada

incorporación de inorgánico de carbono-14 en materia orgánica

Los isótopos estables de oxígeno

Cinética de fluorescencia

Los isótopos estables de carbono

La técnica desarrollada por Gaarder y Gran utiliza variaciones en la concentración de

oxígeno en diferentes condiciones experimentales para inferir la producción primaria

bruta. Típicamente, tres vasos transparentes idénticos están llenos de agua de la

muestra y se taparon.

El primero se analiza inmediatamente y se utiliza para determinar la concentración

inicial de oxígeno, por lo general esto se realiza mediante la realización de una

titulación de Winkler. Los otros dos buques se incuban, una en virtud de la luz y se

oscurecieron. Después de un período fijo de tiempo, el experimento termina, y la

concentración de oxígeno en ambos casos se mide. Como la fotosíntesis no se ha

producido en el recipiente oscuro, que proporciona una medida de la respiración del

ecosistema.

La embarcación ligera permite tanto la fotosíntesis y la respiración, por lo que

proporciona una medida de la fotosíntesis neta. Producción primaria bruta se obtiene

entonces mediante la adición de consumo de oxígeno en el recipiente oscuro para la

producción neta de oxígeno en el recipiente de la luz.

La técnica de usar incorporación 14C para inferir la producción primaria se utiliza más

comúnmente hoy en día, ya que es sensible, y se puede utilizar en todos los ambientes

del océano. Como 14C es radiactivo, es relativamente sencillo para medir su

incorporación en el material orgánico utilizando dispositivos tales como contadores de

centelleo.



Dependiendo del tiempo de incubación elegido, la producción primaria neta o bruta

puede ser estimada. Producción primaria bruta se estima mejor usando tiempos de

incubación relativamente corto, ya que la pérdida de 14C incorporados será más

limitada. Producción primaria neta es la fracción de la producción bruta que queda

después de estos procesos de pérdida han consumido una parte del carbono fijo.

Los procesos de pérdida pueden variar entre 10-60% de 14C incorporados de acuerdo

con el período de incubación, las condiciones ambientales y las especies

experimentales utilizadas. Aparte de las causadas por la fisiología del sujeto

experimental en sí, las pérdidas potenciales debido a la actividad de los consumidores

también deben ser considerados. Esto es particularmente cierto en los experimentos

que hacen uso de conjuntos naturales de microscópica autótrofos, donde no es posible

aislar a partir de sus consumidores.

Los métodos basados en isótopos estables tienen la ventaja de proporcionar

estimaciones de las tasas de respiración en la luz sin la necesidad de incubaciones en la

oscuridad. Entre ellos, el método de los isótopos triples de oxígeno tiene la ventaja

adicional de no necesitar incubaciones en recipientes cerrados. Sin embargo, si se

desean resultados correspondientes al ciclo del carbono, es probablemente mejor que

depender de los métodos basados en isótopos de carbono.

Es importante notar que el método basado en isótopos estables de carbono no es

simplemente una adaptación del método de 14C clásico, pero un enfoque totalmente

diferente que no sufre el problema de la falta de consideración de reciclaje de carbono

durante la fotosíntesis.

Global

Dado que la producción primaria en la biosfera es una parte importante del ciclo del

carbono, la estimación de que a escala mundial es importante en la ciencia del sistema

Tierra. Sin embargo, la cuantificación de la producción primaria en esta escala es difícil

debido a la variedad de hábitats de la Tierra, y por el impacto de los fenómenos

meteorológicos en su variabilidad. Utilizando las estimaciones obtenidas por satélite

del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada de hábitats terrestres y clorofila de

la superficie marina de los océanos, se estima que la producción primaria total de la

Tierra era 104.9 Gt C año-1. De esta cifra, 56,4 Gt C año-1, fue el producto de los

organismos terrestres, mientras que el restante 48,5 Gt C año-1, se explica por la

producción oceánica.



– Flujos de N

Una distribución heterogénea y según la eficacia de mecanismos de transporte va

hacer que se den una serie de limitaciones, según la ley del mínimo de Liebig (1840) el

nutriente que se encuentra menos disponible es el que limita la producción, aún

cuando los demás estén en cantidades suficientes. Esta autor explica su teoría con un

barril compuesto por tablas, la tabla de menor tamaño represente el elemento más

deficitario y por ahí se vaciará el barril al llenarlo de agua, es decir, ese elemento

condicionará de manera decisiva la productividad.

La movilización de elementos se resume así:

- Derivados de la Atmósfera (N):

Fases gaseosas

Movilización por la atmósfera

Poco presentes en los minerales

- Derivados de las rocas (P):

Sin fases gaseosas

Movilización por lavado de suelos

Presentes en algunos minerales

El fósforo se moviliza fundamentalmente debido al agua, su movilización depende del

agua. Cómo el fósforo todos los derivados de las rocas.

Los Flujos biogeoquímicos, de los distintos compuestos quedan así:

Limitantes para la biota

Componentes fundamentales seres vivos

Carbono, Nitrógeno, Fósforo

Escasos en el medio

Controlados por la biota

Componentes importantes de los seres vivos

Abundantes en el medio Calcio

Circulación en ecosistema depende de los seres vivos



Transparentes para la biota

Componentes minoritarios de los seres vivos

Cloro

Abundantes en el medio

En la siguiente imagen vamos a ver dónde está la mayor parte del Nitrógeno en el planeta. Al contrario que el Carbono, el mayor reservorio de Nitrógeno lo encontramos en la atmósfera con una cantidad de 3,9 · 1021 g de N.

Fuente: apuntes facilitados por el profesor. Nitrógeno en el planeta en gramos

En menor medida que en la atmósfera lo encontramos en una gran cantidad en el

Océano (570·1015 g), Posteriormente le sigue la cantidad de nitrógeno en suelos (95-

140·1015 g) y por último en plantas (3.5 ·1015 g).

Las principales vías de transformación del nitrógeno están conectadas por las enzimas

asociadas. En los suelos oxigenados el nitrógeno estará en la materia orgánica el cual

es asimilado por los microorganismos en una cantidad más o menos igual. En los

residuos vegetales también hay presencia de nitrógeno el cual es asimilado por

algunas bacterias. Tanto en la nitrificación como en la desnitrificación se liberan gases

a la atmósfera los cuales también condicionarán el calentamiento global del planeta un



ejemplo de estos gases es el óxido nitroso. Según el estado sea en presencia o en

ausencia de oxígeno se producirá un proceso u otro: si hay presencia de oxigeno se

producirá la nitrificación mientras que si no hay presencia de oxígeno se producirá la

desnitrificación, cada proceso liberará unos gases totalmente distintos. En la

Nitrificación (NH3, NO, N2O muy utilizados para la fertilización) y en la Desnitrificación

(N2, NO, N2O en la materia orgánica, uso como fertilizantes).

Fuente: Apuntes facilitados por el profesor. Ciclo del Nitrógeno.

Hay que comentar se han descubierto Foraminíferos (Protozoos plantónicos ó bénticos con caparazón calcáreo) en los que se ha observado y ha probado su completa capacidad desnitrificadora. Este foraminífero es Globobulimina pseudospinescen es el primero al que se le ha observado esta capacidad

– Flujos de P

El fósforo, como todos los elementos que constituyen la corteza, es permanentemente reciclado, es decir se mueve de un lugar (o reservorio) a otro, en forma de un flujo más o menos continuo.

Para comprender el desarrollo de los sistemas sedimentarios fosfáticos resulta fundamental definir los mayores reservorios y flujos de fósforo en la biosfera. Es importante tener en cuenta que estos son modelos generales que ignoran las variaciones estacionales y los efectos climáticos y que los flujos pueden haber variado mucho a lo largo de la historia del planeta.

Tabla 2: Descarga de fósforo en los océanos actuales en 106 t/año

(de Baturin, 1982)



Precipitación de polvo atmosférico 3 a 4

Disuelto en ríos 1,5

Suspendido en ríos 9 a 14

Glaciares 1

Erosión costera 0,2

Vulcanismo 2 a 3

Los mayores reservorios de fósforo en el ciclo natural de este elemento son los océanos profundos, los sedimentos marinos someros y los suelos. Los mayores flujos tienen lugar entre la superficie del océano y la biota oceánica, y entre los suelos y la biota terrestre. En estas "biocuplas" se recicla prácticamente el 90% del fósforo móvil. Como el fósforo es un elemento biófilo, tiene tiempos de residencia relativamente breves en los ambientes con gran bio-producción (se entiende por tiempo de residencia el tiempo promedio que una molécula de P permanece en un determinado reservorio, valor que se obtiene dividiendo el volumen del reservorio por el flujo anual), como por ejemplo 0,75 años en las aguas costeras, 8,8 años en la superficie del océano y 39 años en los suelos orgánicos. Estos tiempos se incrementan a valores de 11.000 años en los sedimentos marinos someros, en los cuales existen las tasas máximas de enterramiento.

El vulcanismo produce la "recarga" de fósforo al ciclo superficial, compensando la salida que se produce por el enterramiento de sedimentos con fosfatos. Cuando estos sedimentos ingresan en una zona de subducción y se funden, el fosfato regresa a la superficie en forma de gases volcánicos y de minerales magmáticos. Estos últimos, a su vez, se alteran y meteorizan cuando las rocas vuelven a la superficie.

Debido al fenómeno de biocupla, el contenido de fósforo libre en la superficie del océano es bajo, ya que los organismos consumen grandes cantidades de fósforo. Por lo contrario, las aguas profundas son ricas en fósforo, porque la materia orgánica que cae al fondo como producto de la muerte de los organismos supera el consumo en ese lugar. En ciertos casos, la estratificación térmica o salina de las aguas impide la mezcla con las aguas superficiales y por lo tanto permite el almacenamiento de P.

Las zonas de surgencia (upwelling) son los puntos en los cuales las aguas profundas del océano llegan a la superficie, principalmente a lo largo de las costas occidentales de los continentes en latitudes bajas (por la circulación oceánica). También puede existir una surgencia dinámica debido a intensas corrientes producidas por la configuración de los continentes y por el relieve local del fondo.

En las zonas de surgencia la elevada cantidad de nutrientes produce gran actividad biológica y por lo tanto gran cantidad de materia orgánica que se hunde allí. Si el agua está estratificada se produce anoxia en el fondo por la consumición del O, que no se renueva por mezcla con aguas superficiales. Los sedimentos de fondo se enriquecen en P. El agua superficial también está enriquecida en P, con respecto al



agua normal del océano, en un factor de 10 a 20. También se verifica, en general, que el contenido de P orgánico e inorgánico disuelto en el agua superficial del océano se incrementa en las zonas costeras y polares.

La distribución de fosfatos en suelos es aún más variable. Puede alcanzar valores de hasta un 20%, pero en la mayoría de los suelos hay unas pocas unidades porcentuales.

– Flujos de S

Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado por los seres vivos en pequeñas cantidades.

El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar diversas funciones, además el azufre está presente en prácticamente todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos.

El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o al agua.

Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.



La actividad industrial del hombre esta provocando exceso de emisiones de gases sulfurosos a la atmósfera y ocasionando problemas como la lluvia ácida.



IV.- Cambios Globales

– Escalas temporales de los cambios

El ser humano actualmente está influyendo de forma determinante en el medio

a través del desarrollo de las tecnologías y sobre todo los combustibles necesitados, ha

sido capaz de transformar entre un 30 y 40 % de la superficie terrestre. Como hemos

visto ha influido en los ciclos globales del fósforo aumentando el flujo de este

elemento al mar, elemento que acabará agotándose en un futuro, cambios en el ciclo

del carbono aumentando el dióxido de Carbono, o el ciclo del azufre aumentando la

concentración de aerosoles de azufre y por tanto el aumento del albedo y la

temperatura terrestre. El CO2 atmosférico se ha incrementado un 30% desde la

Revolución Industrial. Se fija más nitrógeno artificialmente que por todas las fuentes

naturales combinadas.

En la siguiente imagen vamos a ver una de las consecuencias de los efectos del

ser humano en la superficie terrestre, esta es el aumento de las temperaturas en la

superficie lo que está consiguiendo que los polos empiecen a derretirse aumentando el

nivel del agua del mar. Esto conlleva en el futuro como pueden ser: extinción de

muchas especies incapaces de adaptarse a otros climas (oso polar), subida del nivel del

mar, etc.

En esta imagen se muestra el claro decrecimiento de hielo en los polos desde

los años 1979 (foto de la izquierda) al año 2003 (foto de la derecha). En el año actual

en que estamos esta tendencia habrá aumentado y será aún menos la superficie que

queda de hielo. Además de otros impactos como la desecación de muchos lagos como

producto del cambio climático o de las sobreexplotación del ser humano de este

recurso, el agua, que dentro de unos años será uno de los graves problemas del ser

humano sino la usamos de forma racionalizada.



También hay otros impactos de gran relevancia, y este es que el ritmo de extinción de

especies está aumentando cada vez desparecen más especies en el mundo, que pasan

a ser irrecuperables. A continuación vemos una tabla que nos revela este ritmo de

exitinción.

– Cambios en el clima

El clima de la Tierra está determinado por la radiación que entra y la que sale. Es este

balance de energía el que condiciona el clima del planeta.

Los factores que influyen en este balance son:

1. Fluctuaciones de la radiación solar que producen brillo y manchas solares. 2. Parámetros orbitales de la Tierra: La órbita Terrestre que constituye una elipse,

la cual no permanece constante. 3. Inclinación del eje, suele variar en un periodo de 40.000 años. 4. El perihelio: es el punto de la órbita de un planeta alrededor del Sol donde el

planeta tiene la mínima distancia con el Sol. 5. La suma de las 3 radiaciones hace que la radiación incidente varíe de una forma

latitudinal. 6. El albedo: es el porcentaje de radiación reflejado desde la superficie terrestre

hacia el espacio exterior. 7. La circulación oceánica: El océano tiene alta capacidad `para almacenar calor,

en cambio la atmósfera con quien intercambia energía tiene poca capacidad de almacenar calor.

8. Gases con efecto invernadero: CO2, CH4, NO2, Vapor de agua, CFC´s, O3 troposférico: el aumento de gases provocará un aumento del efecto invernadero.



La contribución proporcional al calentamiento global es de:

CO2:55%

CH4: 16%

N2O: 5%

CFC: 10%

O3: 14%

Todo ello influye en la temperatura global de la Tierra. Actualmente, la temperatura

no deja de aumentar. Por su parte el aumento de CO2 se debe a la quema de

combustibles fósiles. Además, aunque las emisiones de gases con efecto invernadero

distintos de CO2 son menores, están aumentando paulatinamente como es el caso del

metano.

Los cambios en el clima tienen una repercusión sobre la biosfera. También hay que

tener en cuenta la aparición del hombre en la civilización que fue hace unos 7000-8000

años.

Es muy difícil establecer un modelo climático futuro que considera todos y cada uno de

los factores y sus efectos. Algunas conclusiones son una clara influencia de la

presencia antrópicas. Otros consideran también la variabilidad natural además e la

influencia humana.

Los cambios más notables debidos al aumento de temperatura se producirán en los

polos en los años 2020-2030, mientras que los menos perceptibles en los trópicos.

Aumentará el nivel del mar por el deshielo y por el aumento en volumen de la

molécula de agua. Una de las consecuencias más graves serán los cambios extremos de

la temperatura, es decir los días fríos no existirán, y los días cálidos aumentarán de

temperatura.

También se podrán apreciar otros fenómenos meteorológicos violentos como serán la

presencia de huracanes, tornados, grandes sequías e inundaciones, etc. De esta

forma, los países que estén mejor preparados podrán soportarlo con un impacto

económico menor.

La biosfera no es estática, lo que ocurre es que estos cambios son más lentos que la

vida humana. Ningún punto de la Tierra ha tenido las mismas condiciones

meteorológicas, pero la Tierra en conjunto no ha sufrido oscilaciones climáticas muy

importantes.



– Cambios en la diversidad

Se da en zonas donde hay mucha producción primaria hay una energía exosomática

externa, que es utilizada por el hombre para producir mayor productividad. Las

fuentes de energía usadas por el hombre son:

• Combustibles fósiles:

1) Carbón

2) Petróleo

3) Gas Natural

• Hidrógeno

• Renovables:

1. Eólicas

2. Mareomotriz

3. Hidroeléctrica

4. Biocombustible

5. Energía Solar

• Nuclear

1. Fisión

2. Fusión

En La teoría Gaia se decanta sobre todo hacia la energía nuclear, la gente siente miedo

hacia la guerra y hacia la utilización de energía nuclear. Lovelock se decanta a usar la

energía de fisión nuclear, además se atreve a decir que la diversidad es mayor en

lugares contaminados radiactivamente. Por ello según su teoría para preservar los

Tópicos lo mejor sería guardar allí los residuos radiactivos. Además dice que estaría

dispuesto a guardar los residuos en su propia casa ocupando un metro cuadrado de su

jardín.

El volumen que ofrecen los residuos radiactivos es mucho menor que la gran masa de

Co2 que ocuparía un kilómetro y medio de altura por 18 kilómetros de radio.

Hoy día en España tenemos una red que nos permite manejar los residuos radiactivos

de forma segura, aunque esto no tiene nada que ver con la combustión de fósiles.

Lovelock expone toda su teoría como un testamento final, donde no espera recibir

nada a cambio y donde él no tiene nada que perder en cuanto a las críticas que pueda

recibir, en cambio jóvenes científicos prefieren no hablar en público por miedo a las

represalias a las pérdidas de sus puestos de trabajo.



A partir de aquí debemos hacer una conciencia mayoritaria a nivel de ciudadanos y a

nivel político de que las emisiones de CO2 también están agravando grandes

problemas.

La influencia humana ha transformado entre el 30 y 50% de la superficie terrestre, ha

incrementado el CO2 un 30% desde la revolución industrial, ha conseguido que se fije más

nitrógeno atmosférico de forma artificial que mediante las fuentes naturales combinadas.

La humanidad utiliza más de la mitad de agua dulce accesible, aproximadamente la cuarta

parte de las especies de aves conocidas en la era preindustrial se han extinguido, además dos

tercios de las pesquerías marinas están sobreexplotadas o agotadas.

Los cambios más alarmantes se están produciendo n la superficie del suelo, la atmósfera, el

clima, el agua dulce y la biodiversidad. Es evidente que estamos afectando a todos los

elementos fundamentales de la biosfera.

Por ello las razones de conservación irán encaminadas a favor de ralentizar el cambio

climático, aumentar la educación ambiental y hacer proyectos de cuantificación de especies

afectadas por el ser humano.

Estas medidas implicarían los siguientes cambios en la humanidad: Los países desarrollados se

verían menos afectados que los subdesarrollados, los cambios no afectarían por igual a todo el

mundo, además aparecerían condiciones extremas globales.

El papel de la ciencia en este caso sería conocer, saber y prever medidas para adaptarse a los

cambios, todo ello exige políticas a largo plazo.



Cambio en los ciclos de los elementos

La economía humana no solamente recibe energía y materias primas del medio

ambiente, también influencia en el medio ambiente generando residuos y cambiando

de comportamiento. Por ejemplo, los seres humanos amplían las fronteras, usan

química en la agricultura y cambian el medio con carreteras, vías de tren, líneas de

electricidad y redes de comunicación. En otras palabras, la economía y medio

ambiente están relacionados íntimamente. Muchos problemas con el impacto

ambiental pueden ser resueltos reconociendo los ciclos geológico-ambientales

naturales, el medio de obtener provechosamente materiales y devolver materiales a

ellos sin acumular desperdicios.

Subproductos o residuos

Un buen sistema, sea un ecosistema o la economía, usa todos sus subproductos para

mejorar su eficiencia. Siempre que existe un subproducto en un ecosistema, algún

organismo puede utilizarlo. Entre la gran diversidad de organismos que son parte de

las especies de la Tierra, existen algunos que pueden usar y beneficiarse de

prácticamente cualquier producto. Por ejemplo, existe una gran cantidad de

ecosistemas especiales, formados en fuentes termales y drenajes de agua caliente de

plantas nucleares.

De forma similar, una economía que no usa los subproductos para propósitos útiles,

es menos eficiente pues deja de aprovechar los beneficios económicos que podrían

derivarse de la venta de los subproductos beneficiados. Por ejemplo, el poner la

basura en depósitos y aterros sanitarios, es una práctica pobre. Reciclando vidrio,

plástico, madera, metales, etc. dentro de la economía, se pueden disminuir costos de

reposición de estos artículos, y los costos de procesamiento y almacenamiento.

Los subproductos que no son fácilmente reutilizables, deben devolverse al ciclo

ambiental de forma que se beneficie a la biosfera. Un ejemplo de eso es el tratamiento

y reciclaje de aguas servidas; el agua se conserva, se estimula el crecimiento de árboles

y vida salvaje, y se reduce el coste de tratamiento.

Los residuos no utilizados son contaminación, mientras que los subproductos que son

reutilizados o reciclados son beneficios.

Ciclo del azufre.

El azufre es un elemento necesario para la vida en pequeñas cantidades. El sulfato,

es una de las sales más abundantes del mar. El azufre raramente es un factor limitante

para las plantas, excepto en suelos muy pobres o en pantanos distantes del océano.

Las plantas usan azufre para hacer substancia orgánica que pasa a la cadena



alimenticia, es liberado como desechos y, después de descompuesto, retorna al agua

como sulfato.

Algo de la materia orgánica de la producción vegetal, con el azufre, entra en la turba

y en sedimentos acuáticos, y eventualmente se convierte en carbón y petróleo.

Cuando el agua se filtra en depósitos orgánicos, el sulfato contenido en el agua es

transformado en ácido sulfhídrico por microorganismos que usan el oxígeno del

sulfato. Algunas reacciones con sales de hierro forman partículas de sulfatos de hierro

(mineral amarillo llamado "el oro de los tontos"), es así como el carbón y petróleo son

enriquecidos con azufre.

Lluvia ácida.

Cuando se quema carbón y petróleo, los sulfatos minerales se combinan con oxígeno

para formar gases de azufre (SO2 y SO3). Cuando estos gases se mezclan con lluvia,

forman ácidos de azufre; en otras palabras, la lluvia se vuelve ácida. Algunos ácidos de

nitrógeno contribuyen mediante un proceso similar.

Cuando lluvias ácidas caen en lagos montañosos, el ácido disuelve el aluminio, que

después obstruye las branquias de los peces. La lluvia ácida también retira nutrientes

del suelo. Muchos árboles mueren por la lluvia ácida. Los países por donde pasan

vientos de áreas industriales del mundo, están siendo perjudicados por la lluvia ácida.

Si la lluvia ácida cae sobre piedras calcáreas (carbonato de calcio) o suelos con

partículas de sales calcáreas, el ácido se neutraliza. Estas áreas son menos afectadas

que aquellas que no tienen piedras calcáreas.

Smog

La combinación de humo y neblina se denomina smog. Este es un problema serio

especialmente en áreas que tienen inversión atmosférica (una capa de aire caliente

sobre una capa de aire frío sobre la superficie), causando que el humo de áreas

industriales se localice sobre la ciudad. La inversión evita que el aire de la superficie

ascienda y se mezcle con el aire caliente. El smog causa problemas respiratorios y

perjudica el crecimiento de plantas y árboles. Londres, Madrid, Los Ángeles y México

son ejemplos de ciudades altamente contaminadas, donde ya se han presentado

graves problemas causados por los altos niveles de smog.

Acumulación de dióxido de carbono y el efecto invernadero.

Las industrias modernas, lanzan dióxido de carbono (CO2) tan rápidamente que los

árboles del mundo, y otras plantas, no consiguen fotosintetizarlo. Además, las áreas

verdes se hacen cada vez menores, los seres humanos están usando estas extensiones

como tierras para agricultura y para la instalación de industrias y residencias.



El porcentaje de CO2 en el aire creció más de un 20% en el último siglo; esta capa

extra de CO2 en la atmósfera, actúa como el vidrio en un invernadero. El efecto que

este aumento de temperatura tiene sobre la atmósfera terrestre y el clima, es sujeto

de muchos estudios científicos y es motivo de controversias. No está claro aún si el

nivel del mar está cayendo o subiendo.

Una teoría dice que el aumento de la temperatura, causado por el incremento de

CO2 en la atmósfera, va a aumentar la temperatura alrededor de la Tierra, derritiendo

los polos y causando el aumento del nivel del mar.

Otra teoría dice que este calor extra eleva la temperatura de los mares tropicales,

causando mayor evaporación del agua, más nubes, lluvia y nieve lejos de los trópicos.

En los polos, precipita en forma de nieve. La nieve extra y el hielo reflejan mayor

cantidad de luz, haciendo que estas áreas se hagan más frías, formando más nieve y

hielo.

Cuando hay más nieve y hielo durante el invierno de lo que puede derretirse durante

el verano, aumentan los campos de nieve permanente y los glaciares, como en

Groenlandia y en la Antártida. Reteniendo el agua, en forma de hielo, en la placa

continental, desciende el nivel del mar alrededor del mundo. Con los polos más fríos y

los mares del trópico más calientes, el contraste de temperatura es grande. Aún

cuando el sistema climático es una máquina de calor que funciona con el contraste de

temperatura entre los polos y los trópicos, la gran diferencia de temperaturas ocasiona

vientos y tempestades fuertes.

El uso anual de combustible en el mundo hoy está creciendo ligeramente. En breve,

debido a una escasez de combustibles, el consumo en el mundo comenzará a decrecer.

Con menos combustibles disponibles, se cree que más áreas en la Tierra volverán a ser

verdes y el dióxido de carbono contenido en la atmósfera empezará a disminuir.

Ozono

La capa de ozono (O3) en la parte superior de la atmósfera absorbe la mayor parte

de la luz ultravioleta (UV) que proviene del sol. Exceso de luz ultravioleta puede causar

daños, como quemaduras y cáncer de piel en los seres humanos. Una polémica se

levanta debido a la destrucción que están causando algunos elementos químicos,

como clorofluorocarbono y freón, a la capa de ozono.

El ozono también se forma en el smog, cuando el sol actúa sobre los productos

químicos industriales colocados en la atmósfera. Altas concentraciones de ozono en la

superficie terrestre causan lesiones en los árboles y problemas respiratorios en los

seres humanos. La concentración excesiva de industrias, en áreas donde los vientos



son suaves y sucede inversión térmica, detiene el proceso normal de purificación del

aire en la biosfera.

Eutrofización del agua por exceso de nutrientes.

El enriquecimiento excesivo del agua es causado por drenaje de fertilizantes

agrícolas, aguas pluviales de ciudades, detergentes, desechos de minas y drenaje de

desechos humanos. Cuando estos residuos aumentan la concentración de nutrientes

(fosfatos, nitratos, y potasas principalmente) de ríos y lagos, pueden causar

eutrofización excesiva. Los nutrientes estimulan el crecimiento de algas y plantas, que

interfieren con la utilización del agua para beber o recreación; estas entradas,

generalmente irregulares, causan ondas de crecimiento, seguidas por periodos de

consumo excesivo que pueden utilizar todo el oxígeno y exterminar a los peces.

Residuos químicos tóxicos.

El principal problema en la actualidad, donde quiera que haya industrias, es el

residuo químico tóxico. El almacenamiento en depósitos es apenas temporario, y la

infiltración comienza a envenenar abastecimientos de agua. Algunos componentes que

la naturaleza no puede detoxificar jamás podrán ser utilizados. Otros que la naturaleza

puede manejar, deben ser devueltos a los ecosistemas que sean capaces de

detoxificarlos, en pequeñas concentraciones y en situaciones especiales, alejados de

las personas.

Reciclar es la solución para la mayor parte de los contaminantes. El agua servida

debería ser vertida en tierras húmedas, pero en volúmenes que estén dentro de las

posibilidades de la naturaleza. Los árboles y gramíneas de tierras húmedas, pueden

usar los nutrientes para aumentar su crecimiento y pueden absorber metales pesados

en su biomasa. El exceso de agua, después de ser purificado por las plantas, puede

filtrarse a través del suelo hacia corrientes de agua subterráneas. Hasta los ácidos, en

las aguas residuales de minería, pueden ser reutilizados por tierras pantanosas, que

son naturalmente ácidas.

Residuos sólidos.

Los residuos sólidos incluyen basura doméstica, chatarra de automóviles y

maquinaria. El tratamiento de la basura de las ciudades es muy cara. El método usual

de aterro sanitario tiene dos serios inconvenientes: ocupa espacio valioso, y los

residuos tóxicos normalmente se infiltran, envenenando las aguas subterráneas.

Estudios recientes sugieren que reciclar no es únicamente más barato, también puede

ser una contribución positiva a la economía. El proceso consiste primero en separar

vidrio y metales reutilizables, después en fragmentar el papel y el plástico para que

sean usados como "paja" para proteger las raíces y plantas pequeñas al reforestar.



Canalización y dragaje.

Los canales de dragaje para navegación y control del nivel de las aguas, ha

redireccionado y perturbado muchos ríos y estuarios. Mientras que un valor

económico aumenta por el desenvolvimiento del transporte de agua, la mayor parte

del dragaje causa, sin necesidad, la pérdida de otros valores importantes para la

economía. Por ejemplo: drenar y construir diques en tierras húmedas elimina los

muchos servicios que éstas nos prestan, tales como purificar el agua, recibir

sedimentos que enriquecen el suelo y su rica vegetación.

En muchas áreas, como en Holanda y tierras próximas al Nilo y al Mississipi, la

construcción constante de diques es necesaria para lidiar con la energía de la

naturaleza. A medida que los combustibles fósiles se hagan más difíciles de obtener, y

más caros, parte de ese trabajo va a detenerse, y las tierras y aguas volverán a su

estado natural. Planear instalaciones humanas, tanto como estar en armonía con la

naturaleza y su uso, es mejor que gastar recursos escasos para luchar contra una

fuente potencial de beneficios.

Tierras forestales se convirtieron en pastizales y ciudades.

Las personas, a medida que avanzó la civilización, fueron derribando zonas

forestales, haciéndolas primero propiedades ó granjas y seguidamente ciudades. A

pesar de que se está reforestando en alguna medida, deliberadamente y por procesos

naturales, la mayor parte del mundo está aún perdiendo sus áreas forestales. En

Europa, el corte y la reforestación están casi empatados; en pocas áreas, como el este

de los Estados Unidos y el oeste de la Unión Soviética, existe un crecimiento neto de

áreas forestales.

Rotación del suelo.

El impacto de la agricultura moderna sobre los suelos ha sido agotarlos, acabar con

sus nutrientes y su estructura. La rotación de cultivos puede ayudar; por ejemplo,

cuando plantaciones de maíz, que consumen los nitratos del suelo, se alternan con

plantaciones de soja, que devuelven los nitratos al suelo. Después de muchos años de

uso, el suelo necesita 'descansar' para reconstruir su estructura y contenido,

permitiendo que la vegetación del área crezca nuevamente.

El suelo se regenera más rápidamente con crecimiento de sus árboles y plantas

nativas. Algunas veces, cuando las semillas de plantas nativas no pueden crecer por

medios naturales, pueden ser introducidas o substituirse por plantas exóticas.



Menos impacto en el futuro.

Como la búsqueda por combustibles y minerales, tiende a desarrollarse lejos de la

costa y a gran profundidad en el suelo, mucho capital es utilizado para la obtención y

procesamiento. Cuando la extracción y beneficio sean tan caros que los combustibles y

minerales no tengan una energía líquida positiva, no compensará extraerlos, a no ser

para propósitos muy especiales.

Está llegando el tiempo en que los combustibles fósiles no estarán disponibles para

producir fertilizantes, pesticidas, metales pesados y maquinaria de base. A medida que

esto se aproxima, la economía tendrá menos impacto sobre el medio ambiente, y éste

comenzará a volver a su estado de baja energía.

Flujo del Carbono

Carbono es un componente esencial de nuestro cuerpo, los alimentos que comemos,

la ropa que usamos, la mayor parte del combustible que consumimos y muchos otros

materiales que utilizamos. Más del 90% de los compuestos químicos conocidos

contienen carbono. Esto no nos sorprende, ya que el carbono se combina muy

fácilmente con otros elementos y consigo mismo.

La mayor parte del carbono de la Tierra está en compuestos que se encuentran en

sedimentos y rocas sedimentarias. En la atmósfera, hay comparativamente poco.

Miles de millones de toneladas

Sedimentos submarinos y rocas sedimentarias 80, 000,000

Agua del océano, conchas y organismos 40,000

Combustible fósil (petróleo, gas y carbón) 4,000

Material orgánico del suelo 1,500

Atmósfera 825

Plantas terrestres 580

Los átomos de carbono se intercambian permanentemente entre los organismos vivos

y muertos, la atmósfera, los océanos, las rocas y el suelo. Cada vez que exhalamos aire,

liberamos CO2 de nuestros pulmones a la atmósfera, que contiene átomos de carbono

de las plantas y los animales que comemos. Los átomos de carbono que hoy están en

nuestro cuerpo anteriormente podrían haber estado en distintas plantas y animales,

quizás hasta en dinosaurios y otras criaturas que se extinguieron.



La distribución de carbono entre la atmósfera, los organismos, la tierra y los océanos

ha cambiado con el transcurso del tiempo. Hace aproximadamente 550 millones de

años la concentración de CO2 en la atmósfera era de 7.000 partes por millón, más de

18 veces lo que es hoy. ¿Adónde fue todo ese carbono atmosférico? La mayoría

terminó en forma de rocas sedimentarias como la piedra caliza, ciclo del carbono es

una combinación de muchos procesos biológicos, químicos y físicos que hacen que el

carbono se traslade.

Reserva y flujo

Una herramienta útil para comprender cómo funciona el ciclo del carbono es un

modelo denominado “reserva y flujo”. Piensa en una tina que está medio llena de

agua. El agua es la reserva. Si abres el grifo, habrá flujo hacia la tina que aumentará la

reserva. Si abres el drenaje, empezarás un flujo de egreso que reducirá la reserva.

Podemos pensar en la cantidad de CO2 que está en la atmósfera como la reserva. Los

distintos procesos que aumentan o reducen esta reserva son los flujos. Aprende más

sobre Flujo y reserva.

Sumideros y fuentes de dióxido de carbono

Un sumidero de carbono elimina el CO2 de la atmósfera. Por ejemplo, las plantas

verdes consumen CO2 durante el proceso de fotosíntesis. La combustión de

combustibles fósiles y madera constituye una fuente de CO2. Los océanos constituyen

tanto fuentes de CO2 como sumideros de CO2. Esto se debe a que el CO2 del aire que

está en contacto con la superficie del océano se disuelve en el agua y por lo tanto

queda eliminado de la atmósfera. Al mismo tiempo, el CO2 disuelto se libera a la

atmósfera. El equilibrio entre estos dos procesos depende de muchos factores y

cambia con el tiempo. Actualmente hay más CO2 disolviéndose en los océanos que

liberándose. Esto significa que precisamente ahora los océanos actúan como

sumideros de CO2.

Observemos con más detenimiento los principales sumideros deCO2 y fuentes de CO2

que conforman el ciclo del carbono.



Exposiciones

1. Potential Environmental Impact of a Hydrogen Economy on the Stratosphere

Tracey K. Tromp,1 Run-Lie Shia,1 Mark Allen,2 John M. Eiler,1 Y. L. Yung

Dicho trabajo fue expuesto por el redactante de este escrito. En este trabajo de

investigación se estudian cómo podría afectar una posible economía del hidrogeno al

medio. Este tema de estudio viene inspirado por la necesidad de nuevas tecnologías

que reemplacen las actualmente utilizadas que no pueden mantenerse a largo plazo,

tanto por condicionantes directos (se agotan) como por indirectos como posibles

contaminaciones. El hidrogeno es un potencial candidato que es presumiblemente

menos impactante en el medio y con un rendimiento bastante interesante.

En este estudio se plantea una futura economía en la que se han reemplazado las

fuentes energéticas por sistemas de aprovechamiento de hidrógeno.

Los resultados son meras aproximaciones, ya que se desconocen detalles del

funcionamiento de la supuesta sociedad del hidrogeno, pero seguro que afectaría a la

recuperación de la capa de ozono por el aumento de la presencia de hidrógeno en la

atmósfera, además de aumentar el efecto albedo que supondría un descenso en la

temperatura.

2. Some Like It Hot, But Not the First Biomolecules(algo así como “algunos les gusta el

calor pero no a las primeras biomoléculas).

Este articulo surge del planteamiento de dos preguntas ¿es así realmente cómo se

originó la vida? ¿Y son las condiciones que favorecieron su aparición? Sobre una teoría

prebiótica la cual nos dice lo siguiente: los compuestos orgánicos acumulados en el

océanos primordiales y se sometió a la polimerización, produciendo cada vez más

complejo de macromoléculas que con el tiempo desarrollado la capacidad de catalizar

su propia replicación. Miller demostró que importantes biomoléculas, como

aminoácidos se podrían sintetizar bajo las primeras condiciones simuladas de la Tierra.

El inventario de los compuestos orgánicos en la Tierra primitiva fuentes: la síntesis de

la Tierra basada en, los impactos de asteroides y cometas, y el aumento de meteoritos

y partículas de polvo interplanetarias tras una acumulación las reacciones se han

llevado a la vida tal como la conocemos.



3. Importancia de la evaporación de la lluvia y la convección continental en el

ciclo del agua tropical.

John Worden, David Noone, Kevin Bowman & the Tropospheric Emission Spectrometer

science team and data contributors

Todos conocemos el Ciclo del agua. Pero no es este el que contribuye principalmente a

la evaporación del balance hidrológico del sistema climático.

Existe la Evaporación dentro de las partículas de agua que se forman en las nubes. En

este artículo estudiaremos La importancia de la evaporación y convección en las zonas

tropicales.

Isótopos: los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad

diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa.

.

H2O HDO

Relación HDO / H2O Composición Isotópica (δD)



¿Cómo se mide?

Aura TES (Espectro de Emisión Troposférica) % HDO/H2O (δD)

- Entre 550 y 800 hPa (donde los perfiles son más sensibles)

- Analizar y Estratificar la composición isotópica

δD cuanto más negativa la relación más ligera preferencia a Evaporarse

δD Cuanto más positiva la relación más pesada Preferencia a Condesarse



4. EXOBIOLOGY.IT'S LIFE...ISN'T IT?

John Whitfield- Nature 430, 288-290 (15 July 2004)

INTRODUCCIÓN

*EXOBIOLOGÍA O ASTROBIOLOGÍA es el estudio de la posible presencia de vida en

otros planetas.

¿Si es difícil probar el hecho de la vida en la Tierra como demostrar que existe en otros

lugares?

-Rocas terrestres y marcianas halladas en la Tierra-> resultados ambiguos. Errores.

-Agencias Espaciales- Programas Investigación- VIDA. Estudios biológicos. Envío de

sondas.

-2004-2011.Robots enviados a Marte -> Spirit y Opportunity. Exploración. Agua.

-Entrenamiento astrobiólogos en zonas inhóspitas de la Tierra-parecido a Marte.

-Primer experimento-vida Marte : sondas Viking (1976) . Resultados positivos pero

ambiguos.

-Desarrollo en instrumentación y conocimientos sobre vida microbiana.

-ALH84001,0 – Duda de buena evidencia

-Sonda Beagle 2

*Relaciones de isótopos- no indicador definitivo de vida.

*Hopanos- ni proceso inorgánico que lo produzca

*Aminoácidos biológicos- geometría determinada

*Ácidos nucleicos y azúcares



Al margen:

-Prueba de la sensibilidad de instrumentos en la Tierra ( cráter Haughton, Desierto de

Atacama, Río Tinto)

CONCLUSIONES

Instrumentos más avanzados y conocimientos cada vez más amplios en exobiología.

Si hay vida, seremos capaces de detectarla. Aunque existan pruebas que lo demuestren, habrá quien no lo crea.

5. “Widespread amphibian extinctions from epidemic disease driven by global

warming” EXTINCIONES GLOBALES DE ANFIBIOS POR ENFERMEDADES EPIDÉMICAS

IMPULSADAS POR EL CALENTAMIENTO GLOBAL.

1-OBJETO ESTUDIO

Calentamiento global …está provocando… desaparición biodiversidad.

El grupo más amenazado… anfibios al estar “a caballo” entre hábitats terrestres y

acuáticos la variación de temperatura, humedad y demás les afecta

2-COMPONENTES: Monteverde (Costa Rica)

-Rana arlequín de Monteverde (Atelepus) y sapo dorado (Bufo periglenes)

- Batrachochytrium dendrobatidis: Hongo patógeno quítrido quitridiomicosis

infecciones piel anfibios produciendo zoosporas acuáticos

3-MÉTODO: correlaciones AT, STT y tasas extinción especies.

•El aumento temperaturas del aire y temperatura de la superficie las cuales han

provocado las pérdidas de estos anfibios

Pero estos patógenos quítridos son más letales a temperaturas más bajas (17ºC a

23ºC) y en condiciones de humedad [cuando lo normal es que a mayor temperatura

haya más brotes de patógenos, ¿cuál es el papel del calentamiento?

Aumento temperatura, acelera la evaporación y capacidad del aire para retener agua

aumento humedad atmosférica + orografía montañosa (haciendo que el aire ascienda



más fuertemente) + núcleos condensación de contaminación del aire (aerosoles)

mayor formación nubes y nieblas.

Estas nubes: promueven supervivencia, crecimiento y reproducción quítrido ya que:

hacen que BAJEN las temperaturas máximas durante el día, y por la noche SUBAN las

mínimas (al retener el calor por las noches) este estrechamiento del intervalo térmico

es óptimo para los pátogenos se desarrolla más la enfermedad

Número de especies por zona altitudinal: en las zonas más bajas se observa una

menor tasa extinción porque son zonas más cálidas para el hongo, y las altas

demasiado frías.

CONCLUSIÓN: estas extinciones se producen más por cambios locales o a microescala,

pero éstos provocados por el calentamiento global. Y aunque haya más extinciones a

menores temperaturas por lo que se observan mayores extinciones después de años

cálidos, dichas extinciones están provocadas indirectamente por el calentamiento

global.

6 .LA VIDA Y EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA EN LA TIERRA

• ¿Por qué se hace?

Porque estamos interesados en saber cómo evoluciona la atmósfera a lo largo de los

años.

• Metodología que usa:

No utiliza ningún método, explica un cómo ha evolucionado la atmósfera terrestre a

partir de la aparición de la vida:

- Los microorganismos son los responsables de la producción de oxígeno que

respiramos. CO2 + H2O → CH2O + O2

- La fotosíntesis marítima es fuente neta de O2 porque una pequeña cantidad de

materia orgánica sintetizada en los océanos es enterrada en sedimentos.

Aproximadamente el 99% de producción primara puede ser atribuido a eucariotas.

- Existen gases en la atmósfera producidos por organismos como el CH4, N2O…

que habrían tenido efectos diferentes si no hubiera subido el O2 a la atmósfera.

- Se menciona también a las bacterias metanógenas, que debido a sus

características se encargan de transformar los productos de fermentación en metano:

2CH2O → CO2 + CH4. Este proceso tiene importancia en edades tempranas de la

tierra.



- Lo anteriormente explicado, sugiere que antes de la subida del O2 a la

atmósfera había grandes cantidades de CH4. El factor que limitó la producción fue la

neblina atmosférica y una menor luminosidad del sol, que implicó una bajada de

temperaturas y una vida más incómoda para las bacterias.

- Así, los microorganismos han determinado la composición de la atmósfera

terrestre desde el origen.

7. Biodiversidad en la mejora de la calidad del agua a través de la participación de

nichos.

Experimento.

Especies: Las algas usadas en el experimento incluyen cinco especies de diatomeas y

tres algas verdes. Consideramos la muestra representativa ya que estas especies están

presentes en la mayoría de los arroyos.

Algunas de ellas presentan adaptaciones morfológicas preparadas para desarrollarse

en ambientes con alto cizallamiento, por el contrario, hay otras con una morfología

filamentosa adaptadas más bien a ambientes con déficit nutricional, también hay

algunas de ellas que tienen altas tasas de división celular y otras de crecimiento más

lento.

Mesocosmos: Se simulan condiciones naturales procurando el desarrollo en un medio

previamente esterilizado y aportando los nutrientes necesarios.

Diseño experimental: Este experimento manipula dos variables, por un lado la riqueza

de especies de algas y por otro el tipo de entorno de crecimiento (niveles

heterogéneos y homogéneos). Los canales de flujo asignados al entorno de

crecimiento heterogéneo fueron construidos para tener dos formas de variación

espacial (aportando diferentes velocidades de flujo) y temporal (se dividieron los

sustratos de crecimiento en 18 parches, cada uno de los cuales tenía una probabilidad

de 0,25 de ser perturbado cada semana por un cepillo de cerdas suaves).

Resultados:

a - c, secuencias heterogéneas, con flujo variable espacial y hábitats que varían en

edad sucesional. d - f, flujos homogéneos, en los que se han eliminado las

oportunidades de nicho. Los datos se presentan como media ± sem de 24

repeticiones para monocultivos, 15 repeticiones por 2-6 especies de policultivos y 6

repeticiones de policultivos de 8 especies. Mejores funciones de ajuste se representan

como líneas continuas. La línea horizontal y el espectáculo zona sombreada en gris



significa ± SEM para Stigeoclonium, que alcanzó los valores más altos de todos los

monocultivos. c, f, la proporción de mayores densidades de células de policultivo

impulsados por la complementariedad de nicho (CE) o los efectos de selección (SE; es

decir, la influencia de las especies dominantes).

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