viernes, 14 de mayo de 2010
La materia necesaria para la vida (fósforo, nitrógeno, carbono, hidrógeno y casi todos los elementos químicos existentes) se encuentra en los ecosistemas en dos formas:
Como materia orgánica, que puede estar viva, como biomasa de productores, consumidores y descomponedores, o muerta, en el suelo, en las hojas muertas, etc.
Como materia en estado inorgánico en el medio físico: suelo, rocas, disuelta en el agua, como gases en la atmósfera.
Por acción del ecosistema, la materia está pasando continuamente del compartimiento inorgánico abiótico al orgánico biótico y viceversa, es un proceso cíclico que garantiza la disponibilidad de materia para el ecosistema y para la vida. A diferencia de la energía, que tiene una fuente de larga duración en el Sol, la materia disponible en la superficie de la Biosfera es finita; si la materia no se reciclara, ya se habría agotado y la vida no sería posible. Por ello, el reciclaje de la materia es uno de los procesos básicos de soporte de la vida sobre la Tierra.
Tanto los flujos de energía como los ciclos de materia pueden estudiarse cuali- y cuantitativamente y su comprensión es fundamental para entender el funcionamiento de los ecosistemas y planificar su uso y manejo.
Un ejemplo clásico de un ciclo de materia es el ciclo del carbono, el elemento constitutivo fundamental de la materia orgánica. El carbono es abundante en la naturaleza pero la mayor parte se encuentra formando parte de depósitos de sedimentos en las profundidades marinas, en forma de carbonato de calcio, de donde es difícil de obtener. La fuente más directa de carbono es la atmósfera, donde se encuentra principalmente en forma de dióxido de carbono CO2, o en las aguas del mar, donde el CO2 se disuelve. De allí, el CO2 es utilizado por el subsistema de productores del ecosistema (la vegetación o el fitoplancton, según sea el caso), para sintetizar materia orgánica mediante el proceso de la fotosíntesis. Así, el carbono pasa a formar parte de materia orgánica: azúcares, aceites, proteínas, etc. en la biomasa de los productores. Los mismos organismos productores usan una parte de esa materia orgánica en sus procesos respiratorios, que equivales a una combustión lenta de los compuestos de carbono, y devuelven a este a su estado inorgánico y a al atmósfera o al agua, según sea el caso. Así, una parte del carbono completa un ciclo y queda en condiciones de ser reutilizado. Pero otra parte de la materia orgánica es consumida por herbívoros (conejos, venados, algunos insectos, vacas, por ejemplo) los cuales usan una parte para formar su propia biomasa (para engordar, digamos) y otra parte la queman para obtener energía en el proceso de respiración. Así, otra parte del carbono orgánico es reciclado. Algo similar ocurre con el consumo carnívoro: los carnívoros matan, consumen, engordan, respiran, reciclan.
Pero gran parte de la materia orgánica no sigue esta vía sino la de los detritos, ya explicada. La materia muere (fragmentos vegetales y animales o los organismos completos) y es descompuesta en un proceso complejo que implica la participación de hongos y bacterias en la descomposición y de numerosos animales que a su vez se alimentan en parte de la materia muerta y de los organismos que la están descomponiendo: los detritívoros. Hay una parte del proceso de descomposición que interesa resaltar y se refiere a un conjunto limitado de sustancias orgánicas, muy abundantes en la naturaleza, como la celulosa (que forma la madera) y la quitina (que forma parte de esqueletos y pieles de animales), cuyo carbono no puede ser reciclado a través de la respiración y debe ser sometido a procesos específicos de descomposición .
Se despide toño hasta la proxima
jueves, 13 de mayo de 2010
La importanciade los ciclos de la materia
Como materia orgánica, que puede estar viva, como biomasa de productores, consumidores y des componedores, o muerta, en el suelo, en las hojas muertas, etc.Como materia en estado inorgánico en el medio físico: suelo, rocas, disuelta en el agua, como gases en la atmósfera.
Tanto los flujos de energía como los ciclos de materia pueden estudiarse cuali- y cuantitativamente y su comprensión es fundamental para entender el funcionamiento de los ecosistemas y planificar su uso y manejo.
Un ejemplo clásico de un ciclo de materia es el ciclo del carbono, el elemento constitutivo fundamental de la materia orgánica.
Consecuencias provocadas por la lluvia acida
La lluvia ácida es provocada por los humos y los gases emitidos por los automóviles y las industrias. Estos humos y gases emitidos suelen contener dióxido de azufre, el que se mezcla con el vapor de agua, haciendo que la lluvia contenga ácido sulfúrica. Por otra parte, si los gases emitidos contienen nitrógenos, entonces al mezclarse con el vapor de agua, entonces la lluvia caerá con ácido nítrico.
Sus efectos en la ciudad también se sienten, ya que dichos ácidos reacciones con los minerales metálicos, formando sales, como el carbonato de calcio, más conocido como yeso. Por lo tanto, produce la erosión tanto de edificios como monumentos, entre otros. Lo anterior ocurre cuando la lluvia arrastra el yeso y el ácido que posee erosiona las piedras.
La cantidad de ácido nítrico y sulfúrico que caen en nuestros suelos es acumulativo y, progresivamente, implica que las aguas subterráneas también comienzan a contaminarse, trayendo consecuencias graves en la salud humana. Entre estos efectos se encuentra la presencia de metales en la cadena alimenticia, haciendo que los huesos, hígado y riñones comiencen a acumular plomo.
El fenómeno de lluvia ácida, definido técnicamente como depósito húmedo, se presenta cuando el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) reaccionan con la humedad de la atmósfera y propician la formación de ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido nítrico (HNO3), respectivamente. Estos ácidos fuertes que dan el carácter ácido a la lluvia, nieve, niebla o rocío, se miden en las muestras de agua recolectadas en forma de iones sulfatos (SO4²¯) y nitratos (NO3¯), respectivamente. Otros elementos que propician este fenómeno son: cloro, amoniaco, compuestos orgánicos volátiles y partículas alcalinas.
Los compuestos que modifican el pH del agua de lluvia provienen de fuentes naturales biogénicas (compuestos provenientes del océano, de las mareas, etc.), no piogénicas (provenientes de la geotermia, combustión y aerosoles provenientes del suelo y agua) y fuentes antropogénicas que emplean combustibles fósiles (industria, transporte, hogar). La emisión de precursores de lluvia ácida de cada una de éstas fuentes, está en función de las actividades socioeconómicas de cada región (Ver inventario de emisiones).
Estos compuestos pueden transportarse por viento y depositarse en la superficie terrestre por acción de la gravedad en forma de polvo, el cual se denomina técnicamente como depósito seco.
Los contaminantes precursores de lluvia ácida pueden depositarse en la región donde se producen o transportan por viento a cientos o miles de kilómetros de su lugar de origen. Este fenómeno se conoce como Transporte Aéreo de Contaminantes a Grandes Distancias (TACGD) o Trayectoria de Largo Alcance de Contaminantes Aéreos (TLACA) . Los contaminantes emitidos en Inglaterra y algunos países industrializados del centro de Europa, son aerotransportados a territorio sueco, donde propician la acidificación de sus ríos, lagos y lagunas, provocando la desaparición de microorganismos imprescindibles para el mantenimiento de los ecosistemas acuáticos y los ecosistemas circundantes.
En ecosistemas terrestres, algunos efectos de la lluvia a corto plazo pueden ser benéficos, como la entrada de nitrógeno y otros nutrientes a través de los fertilizantes. Por el contrario, a largo plazo altera el ciclo y balance de los nutrientes. El empobrecimiento del suelo y la pérdida de vegetación contribuyen a la erosión de grandes extensiones de tierra, usadas como sustrato para árboles y plantas y como elementos de cohesión entre las rocas, lo que favorece la presencia de derrumbes y deslaves.
Los bosques de coníferas presentan dificultades para absorber agua y nutrientes del suelo. Cuando se presenta alguna niebla con pH ácido, ésta penetra en las hojas por medio de los estomas y seca el follaje, provocando que el árbol sea vulnerable al ataque de plagas y enfermedades.
La acidificación de ríos, lagos y lagunas, propicia la dilución de elementos tóxicos como fosfatos, nitratos y aluminio, que ocasionan la muerte de peces y otros microorganismos acuáticos aun en bajas concentraciones.
Un cambio en una unidad de pH es suficiente para romper los ciclos biológicos y reproductivos de líquenes, hongos y moluscos, alterando los siguientes niveles de la cadena trófica, dado que los peces pierden su alimento y consecuentemente las aves y mamíferos que se alimentan de los peces, con la posibilidad de provocar daños irreversibles en el ecosistema.
¿Cómo afecta a la salud humana?
No se ha demostrado que la lluvia ácida ocasione efectos nocivos directos en la salud humana, los riesgos potenciales se relacionan con la exposición continua a sus precursores, dióxido de azufr (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOX); sin embargo, la lluvia ácida puede provocar efectos indirectos, ya que las aguas acidificadas pueden disolver metales y sustancias tóxicas de suelos, rocas, conductos y tuberías que son transportados hacia los sistemas de agua potable. En zonas afectadas por lluvia ácida con alto contenido de metales pesados, existe la posibilidad, por su alta residualidad, de que dichos metales sean absorbidos por plantas, líquenes y algas de ecosistemas terrestres o acuáticos y afecten a organismos superiores (peces, aves, mamíferos, etc.), incluyendo el hombre, después de consumir y acumular cantidades considerables, por medio de la cadena trófica. El SIMAT monitorea los niveles de algunos metales pesados de nuestra atmósfera.
Consecuencias de la Lluvia Ácida
La lluvia ácida tiene una gran cantidad de efectos nocivos en los ecosistemas y sobre los materiales. Al aumentar la acidez de las aguas de ríos y lagos, produce trastornos importantes en la vida acuática. Algunas especies de plantas y animales logran adaptarse a las nuevas condiciones para sobrevivir en la acidez del agua, pero otras no.
Camarones, caracoles y mejillones son las más afectadas por la acidificación acuática. Esta también tiene efectos negativos en peces como el salmón y las truchas. Las huevas y los alevines son los más afectados. Una mayor acidez en el agua puede causar deformaciones en los peces jóvenes y puede evitar la eclosión de las huevas.
La lluvia ácida también aumenta la acidez de los suelos, y esto origina cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de importantes nutrientes para las plantas (como el calcio) e infiltrando metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua.
La vegetación sufre no sólo las consecuencias del deterioro del suelo, sino también un daño directo por contacto que puede llegar a ocasionar en algunos casos la muerte de la especie.
Los gobiernos tienen que gastar más dinero en investigación y desarrollar proyectos que tengan el objetivo de reducir la contaminación ambiental.
Hay que seguir avanzando en la producción de convertidores catalíticos para automóviles que eliminen sustancias químicas peligrosas en los gases de escape.
Se deben buscar fuentes alternativas de energía: Es necesario que los gobiernos investiguen diferentes formas de producir energía utilizando energías renovables.
Se debe mejorar el transporte público para alentar a la gente a utilizar este tipo de servicio en lugar de utilizar sus propios automóviles.
Hay que ahorrar energía. Existen muchas cosas que podemos hacer día a día para ayudar a preservar el medio ambiente, y tener una convivencia mas armoniosa con la naturaleza. Lo único que se requiere es una pequeña modificación en nuestro comportamiento cotidiano.
Beneficios que aporta la fotosintesis
Además, la Fotosíntesis es la base de la vida, ya que mantienen el flujo de energía proveniente del espacio en nuestra biósfera, regula la concentración de gases en la atmósfera, que afecta el clima global, y produce nutrientes indispensables para el funcionamiento adecuado de aquellos seres que no pueden generarlos solos.
Las plantas terrestres, las algas de aguas dulces, marinas o las que habitan en los océanos realizan este proceso de transformación de la materia inorgánica en materia orgánica y al mismo tiempo convierten la energía solar en energía química. Todos los organismos heterótrofos dependen de estas conversiones energéticas y de materia para su subsistencia. La Fotosíntesis es importante en las cadenas alimentarias, ya que los Productores:
1- Renuevan periódicamente el O2 en la atmósfera, importante para la respiración de todos los seres vivos aerobios.
2- Producen alimentos gracias a la conversión de sustancias de baja energía potencial (CO2, H2O, fotones de luz solar), por medio de la interacción de pigmentos foto receptores (clorofila, carotinoides), en moléculas orgánicas ricas en energía química (carbohidratos, lípidos, proteínas), que le sirven de alimento a los productores y a los consumidores herbívoros. 3- Renuevan constantemente las cadenas alimentarias de todos los Ecosistemas (terrestres, acuáticos, anfibios), ya que al actuar los Descomponedores (hongos y bacterias saprófitas), transforman los restos de organismos vegetales y animales en descomposición en sustancias inorgánicas (sales minerales) para su reutilización en el armado de nuevas cadenas alimenticias.
4- Reciclan la materia orgánica, desde que es producida por los fotógrafos, hasta que es utilizada por los consumidores y los descomponedoress, en el Ciclo de la materia y el Flujo de la energía.
Se despide su compañera Reyna Lorenzo Lopez
lunes, 10 de mayo de 2010
La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO2 atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1,5-bifosfato) se denomina RuBisCO (por las siglas de Ribulosa bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).
Para un total de 6 moléculas de CO2 fijado, la estequiometría final del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuación:
6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6P + 12NADP+ + 18ADP + 17 Pi
que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6 átomos de carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO2
Ciclo está dividido en tres fases:
1ª Fase: Fijación del CO2
La RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosa bifosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de 5C, RuBP) con el CO2, para crear 1 molécula de 6 carbonos, la cual al ser inestable termina por separarse en 2 moléculas que contienen 3 átomos de carbono cada una, el fosfoglicerato (PGA). La importancia de la RuBisCo queda indicada por el hecho de ser el enzima más abundante en la naturaleza.
2ª Fase: Reducción
Primero ocurre un proceso de activación en el cual una molécula de ATP, proveniente de la fase fotoquímica, es usada para la fosforilación del PGA, transformándolo en difosfoglicerato. Esa transferencia de un enlace fosfato permite que una molécula de NADPH+H+ reduzca el PGA, mediante la acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato-deshidrogenasa, para formar gliceraldehído-3-fosfato (PGAL). Esta última molécula es una triosa-fosfato, un azúcar de tipo aldosa con 3C, que es una molécula estable y con mayor energía libre (capaz de realizar mayor cantidad de trabajo) que las anteriores. Parte de PGAL se transforma en su isómero dihidroxiacetona-fosfato (cetosa de 3C). Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de la cual se formen el resto de azúcares (como la fructosa y glucosa), oligosacáridos (como la sacarosa o azúcar de caña) y polisacáridos (como la celulosa o el almidón). También, a partir de estos azúcares, se formarán directa o indirectamente las cadenas de carbono que componen el resto de biomoléculas que constituyen los seres vivos (lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.).
3ª Fase: Regeneración
El ciclo continua a lo largo de una serie de reacciones hasta formar ribulosa-5-fosfato, que mediante el consumo de otra molécula de ATP, regenera la ribulosa bisfosfato (RuBP) original, dejándola disponible para que el ciclo se repita nuevamente.
Por tanto, por cada vuelta del ciclo se incorpora una molécula de carbono fijado (CO2) a otra molécula preexistente de 5 átomos de carbono (ribulosa bisfosfato), el resultado final es la regeneración de la molécula de 5 átomos de carbono y la incorporación de un nuevo carbono en forma orgánica C(H2O). Para comprenderlo hay que tener en cuenta que el producto fundamental del ciclo de Calvin es el gliceraldehído-3-fosfato (de 3 átomos de carbono), molécula que sirve como base para la síntesis del resto de carbohidratos. Tras 3 vueltas del ciclo, una nueva molécula de PGAL sale de éste y puede ser posteriormente utilizada para la formación de otras moléculas.
Durante años se pensó que el ciclo de Calvin era independiente de la luz y se denominó "fase oscura de la fotosíntesis". Hoy en día se conoce perfectamente que tanto la actividad de RuBisCO como de otras enzimas clave del ciclo es regulada por la luz, desactivándose en condiciones de oscuridad y reactivándose en condiciones de iluminación.
A bajas concentraciones de CO2 (como cuando se cierran los estomas para evitar pérdida de agua en la planta), la Rubisco reaccionara con O2 en vez de CO2. Esta reacción provoca una disminución del porcentaje de carbono fijado y está asociada al fenómeno denominado fotorrespiración. Estos procesos son más graves a temperaturas relativamente altas, disminuyendo la tasa de fotosíntesis (una medida de la capacidad de la planta para asimilar CO2).
Por ello plantas adaptadas a climas cálidos han desarrollado estrategia para optimizar la capacidad de asimilación de dióxido de carbono (plantas C-4 y plantas CAM). Las plantas C4 usan inicialmente la enzima PEP carboxilasa (fosfoenolpiruvato carboxilasa), que convierte el fosfoenolpiruvato (compuesto de 3C) en oxalacetato (compuesto de 4C) a partir de bicarbonato que se forma por reacción del CO2 con agua (facilitado por la presencia de la enzima anhidrasa carbónica que cataliza esta reacción). La PEP carboxilasa tiene una afinidad muy alta por el bicarbonato, mayor que RubisCO por el CO2. El nombre de este tipo de fotosíntesis proviene, precisamente, de que el primer compuesto orgánico formado (oxalacetato) tiene 4 átomos de carbono.
A partir de oxalacetato se produce malato (un compuesto más reducido) lo que conlleva una pérdida del poder reductor acumulado en la fotosíntesis. El malato formado desprende el carbono fijado en las inmediaciones de RubisCO, aumentando la concentración de dióxido de carbono respecto a oxígeno en el entorno de esta última enzima. A partir de aquí el proceso es similar al descrito anteriormente (plantas C-3, en las que el primer producto de la asimilación de CO2,es el PGA de 3 átomos de carbono). De esta forma se consigue evitar la actividad oxigenasa de la Rubisco.
La formación de malato y su descomposición ocurren en células diferentes, cada una de ellas provistas de cloroplastos especializados en llevar a cabo cada una de las dos funciones. Otro tipo de adaptación es el de las plantas con fotosíntesis CAM (de las siglas en inglés "Crassulacean acid metabolism", metabolismo de plantas crasuláceas) frecuente en plantas xerófitas (plantas adaptadas a ambientes áridos) y que les permite mantener cerrados los estomas evitando la pérdida de agua.