Universidad de San Carlos de Guatemala.Facultad de Agronoma.rea de Ciencias.Subrea de Ciencias Biolgicas.Ecologia General.Ing. Vicente Martnez.

REPORTECiclos Biogeoquimicos

Estuardo Garca Lpez

200614514I. INTRODUCCION

Un ciclo biogeoqumico es aquel proceso mediante el cual los elementos y minerales se intercambian entre agentes vivos y no vivos, en este aspecto se puede decir que estudiar un ciclo biogeoqumico comprende una gran serie de procesos qumicos, biolgicos como el metabolismo, y tambin aspectos de importancia ambiental.

Para comprender estos procesos en el laboratorio de ecologa se procedi a montar un ciclo biogeoqumico a pequea escala el cual contena algunos componentes mnimos de un sistema agrcola, este tambin comprenda el componente agua y como la agricultura incide en los cuerpos de agua y las especies que all se desarrollan.

Desde un punto de vista ecolgico en el cual acciones inadecuadas como la aplicacin irracional de abono que para el caso fue utilizado 20-20-20 y la salinidad de las aguas causan efectos negativos sobre los ecosistemas afectando las especies que se desarrollan en un lugar, por otra parte el problema de los monocultivos como el frjol es que dejan el suelo expuesto a las lluvias, al viento y el riego las cuales arrastran sedimentos a los cuerpos de agua causando eventualmente laeutroficacin de estos.

Esta serie de eventos pudieron ser observadas en el ciclo biogeoqumico que se realizo en el laboratorio donde en la primera aplicacin de la solucin de sales y fertilizante, se pudo ver el impacto negativo sobre los cultivos de la salinidad de las aguas destinadas para riego y posteriormente de la infiltracin de los residuos de abono en los cuerpos de agua y como afecta al ecosistema.

La lixiviacin de la solucin de sales y fertilizante se deposito en la parte inferior de sistema donde se encontraba un deposito de agua que contena algas, tubo un efecto sobre estas ya que se inicio el proceso de eutroficacin donde por medio del fertilizante en solucin las algas se vieron favorecidas en su desarrollo.

II. OBJETIVOS

1. Objetivo General:

Elaborar un sistema que ilustre las condiciones de un ciclo biogeoqumico a pequea escala, en el cual se puedan observar las consecuencias de la utilizacin de fertilizantes (20-20-20) y la presencia de sales en el agua de riego y sus repercusiones en los cuerpos de agua.

2. Objetivos Especficos:

Observar el comportamiento de las algas ante la presencia de aguas contaminadas por la salinidad y el fertilizante 20-20-20.

Seguir el desarrollo de las plantas de frjol y ver como este se modifica por la presencia de sal y fertilizante 20-20-20. Determinar los cambios producidos en el agua debida a la salinidad y presencia de fertilizante.

III. MARCO TEORICO

CICLOS BIOGEOQUMICOS: Como parte de ciclos biogeoqumicos, ciertos elementos se mueven a travs de los componentes vivos y no-vivos del sistema de la Tierra. Las partes vivas del sistema de la Tierra componen la biosfera, mientras que las partes no-vivas de la tierra incluyen la hidrosfera, la atmsfera, la criosfera y la geosfera. Los mismos elementos individuales se reciclan repetidamente en diversas partes de la Tierra a travs de estos ciclos biogeoqumicos. (1)

Por ejemplo, el carbn puede ser tomado del aire (atmsfera) hacia la superficie de los ocanos (hidrosfera), donde es utilizado para la fotosntesis del plancton (biosfera). El carbn tambin es almacenado a largo plazo en las rocas (geosfera) y en los combustibles fsiles como el aceite, el carbn, y el gas natural (biosfera). Este almacenamiento de largo plazo mediante el cual un elemento secuestra a otro elemento del resto del ciclo durante una cierta cantidad de tiempo, es llamado "sumidero". Cuando se queman los combustibles fsiles, el carbn que haba sido secuestrado debajo de la tierra va hacia el aire (atmsfera) en forma de bixido de carbono, que es un gas de invernadero. Todos los Elementos qumicos que se encuentran en las cosas vivas son parte de los ciclosbiogeoqumicos, siendo los ms comunes el del carbono y el del nitrgeno. (1)

En dcadas recientes, estos ciclos biogeoqumicos han estado cambiando debido a como los humanos estn cambiando la biosfera. Menos bosques y ms fbricas y automviles que queman combustible fsiles, estos cambios en los ciclos biogeoqumicos estn generando ms cantidad de gases invernadero en nuestra atmsfera y, a consecuencia, ms calentamiento global. (1)

Figura 1. El ciclo de carbn, un ciclo biogeoqumicos [pic]

Cualquier elemento que un organismo necesite para vivir, crecer y reproducirse se llama nutrimento o nutriente. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos qumicos, aunque el nmero y tipos de estos elementos pueden variar con los distintos organismos. En general, tales nutrientes se encuentran en diversos compuestos, los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan macronutrientes. Son ejemplos: el carbono, oxgeno, hidrgeno, nitrgeno, fsforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y ms de 95% de la masa de todos los organismos. Los 30 o ms elementos requeridos por los organismos en cantidades pequeas, o trazas, se llaman micronutrientes. (1)

La mayor parte de las sustancias qumicas de la tierra no ocurren en formas tiles para los organismos que viven en el planeta. Afortunadamente, los elementos y sus compuestos necesarios comonutrientes para la vida sobre la tierra, son ciclados continuamente en vas complejas a travs de las partes vivas y no vivas de la ecsfera, y convertidas en formas tiles por una combinacin de procesos biolgicos, geolgicos y qumicos. (1)

Este ciclaje de los nutrientes del ambiente no vivo (depsitos en la atmsfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta los organismos vivos, y de regreso al ambiente no vivo, tiene lugar en los ciclos biogeoqumicos (literalmente, de la vida (bio) en la tierra (geo), estos ciclos, activados directa o indirectamente por la energa que proviene del Sol, de este modo, una sustancia qumica puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. (1)

SALINIDAD DE LAS AGUAS: La salinidad de las aguas influye en la distribucin de los organismos, la salinidad es la cantidad de resduo slido por unidad de peso de agua. La mayor parte del resduo suele ser inorgnico, los elementos de proporcin constante son el cloro y el sodio, y tienen gran influencia en la presin osmtica, En los pases de cubierta vegetal pobre, la roca madre tiene gran influencia en la composicin del agua, mientras que en los pases de suelos maduros y vegetacin avanzada en la sucesin la composicin depende del clima y la vegetacin. (2)Presin Osmtica: Los seres vivos estn sometidos a la tendencia del agua a pasar a zonas de mayor concentracin. El lado que pierde agua es hipotnico, el quegana es el hipertnico y si ambos estn en equilibrio, son isotnicos. (2)Muchos organismos vivos tienen un plasma con vacuolas, que son sistemas coloidales rodeados de membranas permeables. Las membranas biolgicas son selectivas con las molculas que dejan pasar a su travs gracias a los bombeos selectivos. Pero estn sometidas a tensin por smosis, la salinidad es una condicin ambiental que influye en la distribucin, la abundancia y el desarrollo de los organismos. Distintas especies del mismo gnero toleran de forma diferente la concentracin de sal. Los valores extremos pueden ser ms importantes que los medios. (2)EUTROFIZACIN: Es el enriquecimiento de las aguas superficiales con nutrientes para las plantas. Si bien la eutrofizacin se produce en forma natural, normalmente est asociada a fuentes antropognicas de nutrientes. El "estado trfico" de los lagos es un concepto fundamental en la ordenacin de los mismos. Significa la relacin entre el estado de nutrientes en un lago y el crecimiento de la materia orgnica en el mismo. Eutrofizacin es el proceso de cambio de un estado trfico a otro de nivel superior por adicin de nutrientes. La agricultura es uno de los factores principales de eutrofizacin de las aguas superficiales. (3) Aumento de la produccin y biomasa de fitoplancton, algas asociadas. Modificacin de las caractersticas del hbitat debida a la transformacin del conjunto de plantas acuticas. Sustitucinde especies deseables. Produccin de toxinas por determinadas algas. Desoxigenacin del agua, especialmente al finalizar las situaciones de proliferacin de algas, lo que normalmente da lugar a una mortandad de peces y otras especies.

Contribucin De La Agricultura A La Eutrofizacin: El resumen sobre la repercusin de los fertilizantes en la calidad del agua que aparece en el documento FAO/CEPE (1991) se citan los siguientes problemas:

El agua subterrnea se contamina fundamentalmente por la presencia de nitratos, en todos los paises el agua subterrnea es una reserva importante de agua potable. En varias zonas, este recurso hdrico est contaminado hasta el punto de que ya no rene las condiciones establecidas en las normas actuales para el consumo humano

Si bien, segn FAO/CEPE (1991), estos problemas se deben fundamentalmente a la presencia de fertilizantes minerales, en algunos lugares la situacin est especialmente asociada a la aplicacin extensiva e intensiva de fertilizantes orgnicos (estircol). Aunque la contribucin exacta de la agricultura a la eutrofizacin del agua superficial y a la contaminacin de las aguas subterrneas es difcil de cuantificar.

CICLO BIOGEOQUIMICO DEL AZUFREEl azufre esta incorporado prcticamente en todas las protenas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos. Se desplaza a travs de la biosfera en dos ciclos, uno interior y otro exterior. Elciclo interior comprende el paso desde el suelo (o desde el agua en los ambientes acuticos) a las plantas, a los animales, y de regreso nuevamente al suelo o al agua. Sin embargo, existen vacos en este ciclo interno. Algunos de los compuestos sulfricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ros. Este azufre se perdera y escapara del ciclo terrestre si no fuera por un mecanismo que lo devuelve a la tierra. Tal mecanismo consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el cido sulfhidrico (H2S) y el bixido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmsfera y son llevados a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del bixido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmsfera.CICLO BIOGEOQUIMICO DEL FOSFOROLos seres vivos toman el fsforo, en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorizacin se descomponen y liberan los fosfatos. stos pasan a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando stos excretan, los descomponedores actan volviendo a producir fosfatos.CICLO BIOGEOQUIMICO DEL CARBONOEl ciclo bsico comienza cuando las plantas, a travs de la fotosntesis, hacen uso del dixido de carbono (CO2) presente en la atmsfera o disuelto en el agua. El carbono (del CO2) pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y protenas, y el oxgeno es devuelto a la atmsfera o al agua mediante larespiracin. As, el carbono pasa a los herbvoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de ste carbono es liberado: en forma de CO2 por la respiracin o como producto secundario del metabolismo. Pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnvoros, que se alimentan de los herbvoros.En ltima instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposicin, y el carbono que es liberado en forma de CO2, es utilizado de nuevo por las plantas.

IV. METODOLOGIA

1. Materiales Necesarios:

Dos envases vacos de agua gaseosa. Sal alrededor de 20 gramos. Fertilizante (20-20-20). Algas, en este caso se utilizo elodea y otras Semillas de Frjol Navaja.

2. Pasos A Seguir Para La Elaboracin De Un Ciclo Biogeoqumicos:

Paso I: Uno de los envases de agua gaseosa se corto en tres secciones, el otro en dos.

Paso II: Se colocaron las secciones de los envases una encima de la otra donde se distinguan dos partes una superior y una inferior.

Paso III: En la parte superior se coloc arena, suelo y piedras tratando de imitar el perfil de la tierra, en la parte en la que se coloco el suelo se depositaron las semillas de frjol, y en la parte inferior se colocaron algas elodea y otras con agua ysedimentos. (Observar la figura 2.)

Paso IV: En la parte inferior se realizaron orificios para la salida del aire.

Paso V: En 100 mililitro de agua destilada se disolvieron 20 gramos de sal y 50 ml de una solucin de una cucharada por galn de fertilizante 20-20-20, para aplicar en sonde se situaron las plantas de frjol simulando riego y aplicacin de fertilizante en un cultivo.

Figura 2. Esquematizacin del Ciclo Biogeoqumico.[pic]Fuente: Manual de Laboratorio

V. RESULTADOS

1. Presentacin De Resultados:

En esta experimentacin los resultados obtenidos no son de carcter cuantitativo sino que mas bien son cualitativos tomando como base las observaciones del ciclo biogeoqumico, aunque de varias semillas de frjol que germinaron algunas murieron despus de la primera aplicacin de la solucin de sal y fertilizante.

En las fotografas que a continuacin se presentan se puede determinar por observacin de una manera general el estado que causo en el sistema la aplicacin que se realizo de la solucin de sal NaCl y fertilizante, en sus componentes (N-P-K).[pic][pic]

[pic]

2. Discusin De Resultados:

La aplicacin de sales y fertilizante en solucin tuvo consecuencia tanto en las plantas de frjol como en las algas que se encontraban en el deposito de agua, tal fue el caso del frjol el cual debido a la concentracin de sales y fertilizantes se vio afectado por osmosis ya que lasconcentraciones eran mayores en el exterior lo que le causo la muerte de las plantas.

Por otro lado al lixiviarse las solucin esta se deposito en el agua del ciclo biogeoqumico donde se inicio el proceso de eutroficacin, este fenmeno no pudo ser observado a gran escala pero si se observo que las algas presentaron un estimulo a su desarrollo por el contenido de nitrgeno, fsforo y potasio del fertilizante que se encontraba en solucin en el agua.

Este efecto de eutrificacion causa que las algas se desarrollen debido a la presencia de substancias que enriquecen las fuentes de agua con nutrimentos lo que facilita el desarrollo de las plantas dando como resultado una explosin en su desarrollo y abundancia desplazando a las especies originales de los ecosistemas acuticos.

El inicio de la eutroficacin se hace evidente cuando las algas despus de la aplicacin de fertilizante crecen ya que su metabolismo se ve estimulado.

VI. CONCLUSIONES

Se elaboro un sistema en el cual se montaron algunos componentes vivos como no vivos de un ciclo biogeoqumico a pequea escala, en este se observaron algunas de las consecuencias de la utilizacin de fertilizantes en la agricultura tal es el caso de (20-20-20) y la presencia de sales en el agua de riego, todo desde el punto de vista de sus consecuencias en los cuerpos de agua.

Lo que sucede con las algas al verse expuestas a la eutroficacin la cual es la fertilizacin delas fuentes de agua superficial es que encuentran las condiciones necesarias para un buen y abundante desarrollo por lo que infestan lagos y lagunas desplazando a las especies existentes en el lugar, esto se pudo observar en el experimento ya que se hizo evidente que la elodea ante la presencia de 20-20-20 se vio favorecida esto por que su color se hizo de un verde mas intenso lo que probablemente se debi a un mejor desarrollo.

Las plantas de frjol debido a la presencia de sal en solucin en el agua utilizada para simular riego tubo como efecto la muerte de estas ya que la concentracin de sal, que en este caso constituyo el soluto era ms abundante en el exterior de la planta y como resultado el fenmeno de osmosis que se da en las clulas de los seres con vacuolas causo su mortandad.

Los cambios producidos en el agua por la aplicacin de la solucin de sal y fertilizante son la eutrofizacin, resultado que se estableci por el desarrollo notable de las algas contenidas en ella.

VII. BILBIOGRAFIA

1. Centro de tesis Centro de Tesis, (en lnea), modificado en 1997, visitado el 15 de septiembre 2009, disponible en www.momografias.com.

2. Ciencia y Biologa, Actualizado el 11/09/2009, (en lnea) visitado el 16 de septiembre 2009, disponible en www.cienciaybiologia.com

3. Calidad del Agua,( informacin en lnea), modificado en 2000, visitado el 16 de septiembre 2009, disponible en www.bligoo.com