ECOLOGÍA - IPresentado por el Biólogo:

EDWIN LUIS UCEDA BAZÁN

CHICLAYO - PERÚ 1

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A. ETIMOLOGÍA:Proviene de dos vocablos griegos:

ECO = HOGAR y LOGOS = ESTUDIO O TRATADO.

Etimológicamente “Es el estudio del hogar”.La palabra ECOLOGÍA fue acuñada por primera vez por el zoólogo alemán ERNST HAECKEL en 1866.

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Ernst Heinrich Philipp August Haeckel (Potsdam, 16/02/1834 - Jena, 09/08/1919) fue un Biólogo y Filósofo alemán. Considerado

como el “Padre de la Ecología”.

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B. DEFINICIÓN:Es la rama de la biología que estudia y describe las interacciones de los seres vivos con su ambiente abiótico y biótico.

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C. DIVISIÓN DE LA ECOLOGÍA:1. Autecología.- Se encarga del estudio de la influencia de los factores ambientales sobre una especie. Ej.: Estudio del papel polinizador y parasitismo de Apis mellifera “abeja melífera”.

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C. DIVISIÓN DE LA ECOLOGÍA:2. Demoecología, ecología de populaciones o ecología demográfica.- Se encarga del estudio de la influencia de los factores ambientales sobre una populación (población) de la misma especie. Ej.: Estudio de la migración de las “mariposas” monarca.

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C. DIVISIÓN DE LA ECOLOGÍA:3. Sinecología.- Se encarga del estudio de la influencia de los factores ambientales sobre un grupo de especies (comunidad). Ej.: Estudio de la diversidad de especies del bosque de Pomac.

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II. TERMINOLOGÍA ECOLÓGICA:1. Ambiente.- Es el conjunto de elementos y factores físicos, químicos y biológicos naturales, sociales, económicos, estéticos y culturales que interaccionan con el hombre y con la comunidad en que vive.

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2. Hábitat.- Es el espacio de vida de una especie. Una especie puede tener varios hábitats. Ej.: El hábitat de la “pava aliblanca” es el bosque seco ecuatorial.

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3. Nicho ecológico.- Es el papel funcional del organismo en la comunidad y su posición en los gradientes ambientales. Significa, ¿Qué es lo que hace? y ¿Cómo es coaccionada por otras especies?. En el caso de la “taruca”, su nicho ecológico es su condición de ser herbívoro (se alimenta de hierba) y a la vez es la presa del “puma”.

Hippocamelus antisensis “taruca” Puma concolor concolor“puma sudamericano del norte”

Depredadror

Presa

Herbívoro

Carnívoro

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4. Biotopo.- Es el espacio físico caracterizado por factores abióticos y que se repite con las mismas características en otras áreas. En un biotopo existe una determinada abundancia de hábitats, así como especies propias, no presentes en otros biotopos.

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5. Biocenosis.- Es el conjunto de especies que se encuentran en un biotopo en un momento dado. Ej.: El conjunto de especies de aves de los “manglares” de Tumbes.

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6. Ecotono.- Es la zona de transición entre dos o más comunidades. Ej.: a. La Zona Intermareal.- Es una zona de transición entre el ambiente marino y el terrestre.

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6. Ecotono.- Es la zona de transición entre dos o más comunidades. Ej.: b. El Estuario.- Es una zona de transición entre el agua dulce de un río y el agua salada del mar.

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6. Ecotono.- Es la zona de transición entre dos o más comunidades. Ej.: c. El Bosque Pastizal.- Es una zona de transición entre un bosque y un pastizal.

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7. Biota.- Es el conjunto de animales y plantas que ocupan un lugar determinado. La biota de un lugar conforma una comunidad.

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8. Biomasa.- Es la cantidad de materia orgánica existente en el ecosistema, es decir la masa de todos los seres vivos que forman la biocenosis. Se expresa generalmente como peso seco o húmedo por unidad de superficie o volumen.

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9. Bioma.- Son comunidades ecológicas que se extienden por amplias regiones.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: a. Tundra.- El terreno esta casi siempre congelado; dando lugar al permafrost, que es una

capa de hielo congelada. Existe una tundra ártica, también llamada "desierto polar", que se extiende por encima de los 60º de latitud N y una "tundra antártica", por encima de los 50ºS, que comprende la Antártida, las islas subantárticas y parte de la Patagonia.

Vegetación: Líquenes, algas y musgos.Fauna: En la época de deshielo, insectos. Aves migratorias, reno, lobo, zorro ártico,

lemming ...

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: b. Bosque Boreal o Taiga.- (bosque de coníferas), Ocupa una franja de más de 1500km de

anchura en el hemisferio norte (América del norte, Europa y Asia). Temperaturas invernales muy bajas (menos de -40 °C) y un verano relativamente corto. Escasez de agua (250mm-500mm anuales) y además permanece helada muchos meses.

Vegetación: Está formado por coníferas (pinos, abetos, chopos...), con troncos rectos y cubiertos por resina y hojas pequeñas semejantes a agujas.

Fauna: Son pocos los animales que permanecen en la taiga, la mayoría emigra en otoño hacia latitudes más bajas.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: c. Estepa.- Es un territorio llano y extenso, de vegetación herbácea. También se lo asocia

a un desierto frío. Estas regiones se encuentran lejos del mar, con clima árido continental, una gran amplitud térmica entre verano. Predominan las hierbas bajas y matorrales. El suelo contiene muchos minerales y poca materia orgánica; también hay zonas de la estepa con un alto contenido en óxido de hierro lo que le otorga una tonalidad rojiza a la tierra.

Clima: Tiene un clima seco (semiárido). Temperaturas elevadas en verano y bajas en invierno, lo que da lugar a una gran amplitud térmica como antes se dijo. Las lluvias oscilan entre 250 y 500 mm anuales presentándose: Fauna: Grulla damisela, Hámster, Marmota bobak, Spalax menor

Vegetación: es del tipo xerófila, es decir, plantas adaptadas a la escasez de agua, con raíces profundas en la parte inferior que buscan las napas de agua. Entre las plantas están las siguientes: Ajenjo negro, Espiguilla azul, Gagea, Hierba crestada, Juncia, Ranúnculo.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: c. Estepa

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: d. Pradera.- Presenta lluvia insuficiente para el sustento de un bosque, y superior a la

normal en un desierto verdadero. Se encuentra terreno de prado en el interior de los continentes y son bien conocidas las praderas del occidente de Estados Unidos, y las de Argentina, Uruguay y parte de la región sur del Brasil, Australia, Rusia meridional y Siberia. El suelo de las praderas es muy apropiado para el crecimiento de plantas alimenticias como trigo y maíz. Otras de sus características pueden ser:

Clima: La temperatura media diaria puede oscilar entre -20 a 29 °C, con una época de lluvia y otra de sequía.

Vegetación: La vegetación predominante es de pastizales y plantas herbáceas. Los árboles, si los hay, están colocados en un solo estrato; también puede haber plantas espinosas como los cactus.

Fauna: Existen aves, reptiles y pequeños mamíferos, como la liebre, la rata almizclera, el venado, el coyote, y ocasionalmente el puma y el jaguar. Entre los grandes mamíferos se cuentan el bisonte, elefante, el caballo silvestre, etc.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: d. Pradera

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: e. Chaparral.- También conocido como bosque mediterráneo. En las regiones del mundo

de clima dócil, con lluvias relativamente abundantes en invierno pero con veranos muy secos, la comunidad culminante incluye árboles y arbustos de hojas gruesas y duras. Este tipo de vegetación se llama "xerófila”

Son muy extensas en California y costa noroccidental de México, a lo largo del Mediterráneo, en Chile y a lo largo de la costa sur de Australia. La diversidad del chaparral, un medio bastante uniforme, soporta relativamente pocas especies, pero muchas de sus plantas producen bayas comestibles y dan vida a vasta poblaciones de insectos y lo que el chaparral pierde en diversidad lo gana en número de individuos. Algunos vertebrados son las ratas del bosque, ardillas listadas, lagartos y otros. Un ave característica del chaparral es el chochín herrerillo Chamaea fasciata.

La población de aves migratorias es muy grande. Durante el verano, la población de aves es menor, encontrándose solamente algunas aves tropicales, adaptadas al hábitat arbustivo y a condiciones de aridez. Llegan al Mediterráneo en primavera para nidificar, abandonándolo antes del comienzo del invierno. Entre los visitantes invernales, predominan las paseriformes (tales como las currucas y zorzales) y los patos.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: e. Chaparral.-

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: f. Desierto.- Son territorios con escasez de agua y las lluvias son muy irregulares, cuando caen lo

hacen torrencialmente. Además la evaporación es muy alta.Son poco productivos. Algunos desiertos son cálidos, como el del Sahara, mientras que otros son

fríos como el de Gobi. En algunos la lluvia es prácticamente inexistente, como en el de Atacama, en la cordillera de los Andes.

En zonas con precipitaciones muy escasas y temperaturas con grandes variaciones entre día y noche. Vegetación. Escasa y adaptada a la escasez de agua. Destacan los cactos (América), y las palmeras , las chumberas y también aloe (África y Asia). Fauna. Coyote, puma, serpiente de cascabel (América); dromedario, rata del desierto, cobra (África); etc.

Vegetación1. Plantas que sincronizan sus ciclos de vida, con los periodos de lluvia y crecen sólo cuando

hay humedad. 2. Matorrales de largas raíces que penetran en el suelo hasta llegar a la humedad. 3. Plantas que acumulan agua en sus tejidos. Son de formas suculentas, como los cactus o las

euforbias.Vida animal y humanaSon de hábitos de vida nocturnos y durante el día permanecen en cuevas y madrigueras bajo

tierra. El hombre ha desarrollado culturas que, con mucho ingenio, le han permitido vivir en los límites de los desiertos o en las mismas zonas desérticas.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: f. Desierto

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: g. Selva Tropical.- Las selvas tropicales ocupan extensas superficies cercanas al centro del

Ecuador, Sudamérica, África, Asia y Oceanía, y prosperan en climas muy húmedos y calurosos, estando provistas no solo de lluvias abundantes, sino también de ríos caudalosos que experimentan crecidas violentas en otoño. Una selva de lluvia no es una "jungla". La jungla es una vegetación arbustiva muy densa que crece a lo largo de las riberas de los ríos. Puede aparecer en tierra cuando la selva lluviosa ha sido talada por los humanos o por un evento natural como una inundación o un incendio. La mayor parte de las junglas se transforman en selvas lluviosas. Por lo tanto, la jungla es una selva húmeda.

Vegetación: Grandes árboles y plantas trepadoras (lianas, orquídeas...)Fauna: Primates, pájaros exóticos, mamíferos como el jaguar y muchos insectos.

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: g. Selva Tropical

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: h. Sabanas Tropicales.- Las sabanas son praderas tropicales con una pequeña cantidad de

árboles o arbustos dispersos. Se desenvuelven en regiones de alta temperatura, que tienen marcada diferencia entre las estaciones seca y húmeda. En la estación húmeda el crecimiento de las plantas es rápido, pero éstas se secan y bajan en calidad durante la estación seca. Las sabanas tropicales cubren áreas extensas en América del Sur, África, India, Sudeste Asiático y Australia Septentrional. El crecimiento animal y vegetal en la sabana tropical, depende de las distintas alteraciones periódicas. Los grandes animales emigran en busca de agua, y sus ciclos reproductivos corresponden a la disponibilidad de crecimiento de nuevas plantas suculentas. Muchos animales se reúnen en grandes manadas. Es necesario una gran área de producción fotosintética para alimentar a estos grandes animales. El fuego regular es importante para este ecosistema, de él depende el mantenimiento de las praderas en lugares donde las manadas no son tan numerosas.

Vegetación: Hierbas y árboles dispersos (árboles de copa plana)

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: h. Sabanas Tropicales

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PRINCIPALES BIOMAS DEL PLANETA TIERRA: i. Biomas Acuáticos.- Los biomas acuáticos pueden ser marinos (agua salada) o dulceacuícolas.

Los biomas marinos son básicamente dos: el oceánico o pelágico y el litoral o nerítico, caracterizados por la diferente profundidad que alcanzan las aguas y por la distancia a la costa. La zona litoral se caracteriza por la luminosidad de sus aguas, escasa profundidad y abundancia de nutrientes. En ella se concentran algas, moluscos, equinodermos y arrecifes de coral. Tortugas, focas y peces óseos son comunes aquí. La zona pelágica se caracteriza por tener una banda iluminada pero también grandes profundidades sin luz. En estas regiones los seres acuáticos se han adaptado a vivir sin ella y a estar sometidos a grandes presiones.

Los biomas dulceacuícolas son básicamente dos: las aguas estancadas (lénticas) de lagos y lagunas y las aguas corrientes (lóticas) de ríos y arroyos. De la superficie del planeta, el 70% de su superficie está ocupado por los océanos. Del restante 30%, que corresponde a tierras emergidas, un 11% de esa superficie se halla cubierto por los hielos, lo que se puede clasificar como desierto helado, y el 10% lo ocupa la tundra.

Los Biomas acuáticos o marinos se pueden dividir en: Bioma litoral y Bioma oceánico y hay muchas clases de biomas en el mundo gracias a eso son muy variados nuestros ecosistemas.

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Nivel de Biósfera, Ecósfera o Geósfera

Conjunto de ecosistemas

Superficie del planeta Tierra donde se desarrollan los seres vivos.

Nivel de Ecosistema

Conjunto de comunidades

“Víboras” + “antílopes americanos” + “halcones” + arbustos + pastos + rocas

+ riachuelos.

Nivel de Comunidad

Conjunto de individuos de

diferentes especies

“Víboras” + “antílopes americanos” + “halcones” + arbustos + pastos.

Nivel de Población

Conjunto de individuos de

la misma especie

Manada de “antílopes americanos”.

Nivel de Individuo o Especie

Individuo(Especie) “antílope americano”.

III. NIVELES ECOLÓGICOS:

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IV. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS:A. DEFINICIÓN.- Se denomina “ciclo biogeoquímico” al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biósfera la materia no es ilimitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

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B. PRINCIPALES CICLOS BIOGEO- QUÍMICOS:1. Ciclo del Agua o Hidrológico

1.a. Fases del ciclo del agua:1º Evaporación.- El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.2º Condensación.- El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.3º Precipitación.- Es cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

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4º Infiltración.- Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno.

5º Escorrentía.- Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.6º Circulación Subterránea.- Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades:•Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.•Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.7º Fusión.- Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.8º Solidificación.- Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo,

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1.b. Compartimentos e intercambios de Agua

Depósito Volumen(en millones de km³) Porcentaje

Océanos 1 370 90,40386Casquetes y glaciares 546 8,90

Agua subterránea 9,5 0,68

Lagos 0,125 0,01

Humedad del suelo 0,065 0,005

Atmósfera 0,013 0,001Arroyos y ríos 0,0017 0,0001Biomasa 0,0006 0,00004

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1.b. Compartimentos e intercambios de Agua

Depósito Tiempo medio de residencia

Glaciares 20 a 100 años

Nieve estacional 2 a 6 meses

Humedad del suelo 1 a 2 meses

Agua subterránea: somera 100 a 200 años

Agua subterránea: profunda 10.000 años

Lagos 50 a 100 años

Ríos 2 a 6 meses

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1.c. Energía del agua:El ciclo del agua emite una gran cantidad de energía, la cual procede de la que aporta la insolación. La evaporación es debida al calentamiento solar y animada por la circulación atmosférica, que renueva las masas de aire y que es a su vez debida a diferencias de temperatura igualmente dependientes de la insolación. Los cambios de estado del agua requieren o disipan mucha energía, por el elevado valor que toman el calor latente de fusión y el calor latente de vaporización. Así, esos cambios de estado contribuyen al calentamiento o enfriamiento de las masas de aire, y al transporte neto de calor desde las latitudes tropicales o templadas hacia las frías y polares, gracias al cual es más suave en conjunto el clima.

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31.d. Balance del agua:Si despreciamos las pérdidas y las ganancias debidas al vulcanismo y a la subducción, el balance total es cero. Pero si nos fijamos en los océanos, se comprueba que este balance es negativo; se evapora más de lo que precipita en ellos. Y en los continentes hay un superávit; es decir que se precipita más de lo que se evapora. Estos déficit y superávit se compensan con las escorrentías, superficial y subterránea, que vierten agua del continente al mar.

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1.e. Efectos químicos del agua:El agua al desplazarse a través del ciclo hidrológico, transporta sólidos y gases en disolución. El carbono, el nitrógeno y el azufre, elementos todos ellos importantes para los organismos vivientes, son volátiles y solubles, y por lo tanto, pueden desplazarse por la atmósfera y realizar ciclos completos, semejantes al ciclo del agua.La lluvia que cae sobre la superficie del terreno contiene ciertos gases y sólidos en solución. El agua que pasa a través de la zona insaturada de humedad del suelo recoge dióxido de carbono del aire y del suelo y de ese modo aumenta de acidez. Esta agua ácida, al llegar en contacto con partículas de suelo o roca madre, disuelve algunas sales minerales. Si el suelo tiene un buen drenaje, el flujo de salida del agua freática final puede contener una cantidad importante de sólidos totales disueltos, que irán finalmente al mar.En algunas regiones, el sistema de drenaje tiene su salida final en un mar interior, y no en el océano, son las llamadas cuencas endorreicas. En tales casos, este mar interior se adaptará por sí mismo para mantener el equilibrio hídrico de su zona de drenaje y el almacenamiento en el mismo aumentará o disminuirá, según que la escorrentía sea mayor o menor que la evaporación desde el mismo. Como el agua evaporada no contiene ningún sólido disuelto, éste queda en el mar interior y su contenido salino va aumentando gradualmente.

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1.f. Afloramientos de sal:Si el agua del suelo se mueve en sentido ascendente, por efecto de la capilaridad, y se está evaporando en la superficie, las sales disueltas pueden ascender también en el suelo y concentrarse en la superficie, donde es frecuente ver en estos casos un estrato blancuzco producido por la acumulación de sales.Cuando se añade agua de riego, el agua es transpirada, pero las sales que haya en ésta quedan en el suelo. Si el sistema de drenaje es adecuado, y se suministra suficiente cantidad de agua en exceso, como suele hacerse en la práctica del riego superficial, y algunas veces con el riego por aspersión, estas sales se disolverán y serán arrastradas al sistema de drenaje. Si el sistema de drenaje falla, o la cantidad de agua suministrada no es suficiente para el lavado de las sales, éstas se acumularán en el suelo hasta tal grado en que las tierras pueden perder su productividad. Éste sería, según algunos expertos, la razón del decaimiento de la civilización Mesopotámica, irrigada por los ríos Tigris y Éufrates con un excelente sistema de riego, pero con deficiencias en el drenaje.

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2. Ciclo del Oxígeno.- Es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en la biosfera terrestre.

2.1. Abundancia en la Tierra:El oxígeno es el elemento más abundante en masa en la corteza terrestre

y en los océanos, y el segundo en la atmósfera.En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando

parte de silicatos y en los océanos se encuentra formando por parte de la molécula de agua (H2O).

En la atmósfera se encuentra como oxígeno molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), y en menor proporción en otras moléculas como monóxido de carbono (CO), ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de nitrógeno (NO) o dióxido de azufre (SO2).

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Atmósfera:El O2 le confiere un carácter oxidante a la atmósfera. Se formó por fotólisis de H2O, formándose H2 y O2:H2O + hν → 1/2O2.El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.

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36Corteza terrestre:

El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos estén más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles.

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Hidrósfera y atmósfera química básica estructuralítica:El oxígeno es ligeramente soluble en agua, disminuyendo su solubilidad con la temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida materia bioorgánica dando el dióxido de carbono y agua.El dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos; condiciona las propiedades ácido-base de los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico es captado por los océanos quedando en los fondos marinos como carbonato de calcio.

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3. Ciclo del Carbono.- Es la sucesión de transformaciones que sufre el carbono a lo largo del tiempo. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida.

3.1. Ciclo biológico:Comprende los intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera. Este ciclo es relativamente rápido, estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 20 años.

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3.2. Ciclo biogeoquímico:Regula la transferencia de carbono entre la atmósfera y la litosfera (océanos y suelo). El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos. El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. Este último ciclo es de larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay ocasiones en las que la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural.

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3.3. Almacenamiento:El almacenamiento del carbono en los depósitos fósiles supone en la práctica una rebaja de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono. Si éstos depósitos se liberan, como se viene haciendo desde hace tiempo con el carbón, o más recientemente con el petróleo y el gas natural, el ciclo se desplaza hacia un nuevo equilibrio en el que la cantidad de CO2 atmosférico es mayor; más aún si las posibilidades de reciclado del mismo se reducen al disminuir la masa boscosa y vegetal.

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3.4. Explotación:La explotación de combustibles fósiles para sustentar las actividades industriales y de transporte (junto con la deforestación) es hoy día una de las mayores agresiones que sufre el planeta, con las consecuencias por todos conocidas: Cambio climático (por el efecto invernadero), desertificación, etc.

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4. Ciclo del Nitrógeno4.1. Fases:

Primera fase:a. Fijación abiótica.- La fijación natural puede ocurrir por procesos químicos espontáneos, como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico.

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Primera fase:b. Fijación biológica de nitrógeno.- Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógeno orgánico:N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP →  2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.

Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica en nódulos, principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones. Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar. Además hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteria Anabaena en cavidades subestomáticas de helechos acuáticos del género Azolla, o el de algunas especies de Nostoc que crecen dentro de antoceros y otras plantas.La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa.

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Segunda fase: Amonificación:La amonificación es la conversión a ion amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH3), que en disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fácilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el ácido úrico, que son purinas, y ésta es la forma común en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua. El nitrógeno biológico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la acción de microorganismos descomponedores.

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Tercera fase: Nitrificación:La nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O2) como receptor de electrones, es decir, como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energía, al modo en que los heterótrofos la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la respiración celular. El C lo consiguen del CO2 atmosférico, así que son organismos autótrofos. El proceso fue descubierto por Sergéi Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes:

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Tercera fase: Nitrificación:Nitritación.- Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2

–). Lo realizan bacterias de, entre otros, los géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus.Nitratación.- Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3

–). Lo realizan bacterias del género Nitrobacter.La combinación de amonificación y nitrificación devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrógeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulación por la cadena trófica.

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Cuarta fase: Desnitrificación:La desnitrificación es la reducción del ion nitrato (NO3

–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o diatómico (N2) la sustancia más abundante en la composición del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno.Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energía. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada respiración anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel de oxidante (aceptor de electrones) que en la respiración celular normal o aerobia corresponde al oxígeno (O2). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está disponible.El proceso sigue unos pasos en los que el átomo de nitrógeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno molecularExpresado como reacción redox:2NO3

- + 10e- + 12H+ → N2 + 6H2OComo se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N2 atmosférico.10La desnitrificación es empleada, en los procesos técnicos de depuración controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofización y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y éste es cancerígeno.

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Quinta fase: Reducción desasimilatoria:Es la respiración anaerobia del nitrato y nitrito a la forma gaseosa N2O y a la forma ion amonio. Se produce en estercoleros y turberas donde residen bacterias del género Citrobacter sp. Este género es típico de las coliformes enterofecales, por lo que también forma parte de la flora intestinal de mamíferos, ya que procesan parte de la lactosa que ingieren. En principio se estudió esta bacteria en las turberas debido a que son productoras de NO2, un gas de efecto invernadero, en la actualidad se realizan estudios de las baterías enzimáticas relacionadas con el retorno de amonio al suelo y su inhibición en presencia de sulfatos.

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5. Ciclo del FósforoFases del ciclo del Fósforo:1. El fósforo se encuentra en las rocas formando minerales como el apatito (fosfato tricálcico). Cuando se meteoriza la roca el fósforo pasa a ión fosfato.2. En el suelo, el fósforo es asimilado por las plantas que lo incorporan en sus ácidos nucleicos.3. Este es consumido por los animales.4. Los restos, excrementos y descomposición de cadáveres hace que se creen auténticos depósitos de fósforo en el suelo.5. En zonas costeras estos depósitos de fósforo en excrementos de aves, forman el "guano".6. El fósforo del suelo es transportado por el agua hasta el mar.7. En el mar alimenta al fitoplancton.8. Pasa a los peces.9. Los organismos marinos, al morir, sedimentan fósforo en grandes cúmulos profundos no recuperables.10. Cuando el depósito es en aguas poco profundas puede recuperarse el fósforo en el propio ecosistema marino.

1211. La fosilización incorpora de nuevo fósforo al suelo.

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1211. La fosilización incorpora de nuevo fósforo al suelo.

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6. Ciclo del Azufre.- El azufre forma parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4

-2). Los organismos que ingieren estas plantas lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior.

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7. Ciclo del Calcio:

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7. Ciclo del Calcio: