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2.4: Ciclos de nutrientes en ecosistemas - Biología

2.4: Ciclos de nutrientes en ecosistemas - Biología


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Al dibujar su red alimentaria, representó una combinación del flujo de energía y el ciclo de nutrientes a través de un ecosistema. Estos elementos a menudo alternan entre los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema.

Por ejemplo, el agua está compuesta de átomos de hidrógeno y oxígeno. Las moléculas de agua se precipitan de la atmósfera y caen en forma de lluvia, saturando el suelo. Una planta absorbe esas moléculas a través de sus raíces y las transporta hasta sus hojas. Algunas de estas moléculas de agua se romperán durante el proceso de fotosíntesis, el oxígeno que sale de la planta como ( ce {O2} ) gas que inhalará mientras que el hidrógeno podría usarse para formar moléculas de glucosa que usted inhalará. come. El resto del agua sale de la planta a través de sus estomas y se evapora nuevamente a la atmósfera en un proceso llamado transpiración, la evaporación del agua de los tejidos vegetales. Los átomos de oxígeno que inhaló se usarán para la respiración celular y se unirán nuevamente a las moléculas de hidrógeno para formar agua nuevamente. Esta agua puede salir de su cuerpo en forma de vapor en su respiración o transpiración y regresar directamente a la atmósfera. También podría empaparse en su ropa como sudor o salir como orina, procesarse en una instalación de aguas residuales y luego enviarse al océano, donde se evaporará nuevamente a la atmósfera.

Los átomos de hidrógeno y oxígeno se rompen y se vuelven a ensamblar en otras moléculas varias veces en este proceso, pero el resultado general es un ciclo, con átomos viajando entre la atmósfera, la hidrosfera, la litosfera y la biosfera, pero rara vez salen de nuestro sistema terrestre.

En el espacio a continuación, haga un diagrama del flujo de agua a través del ecosistema que lo rodea.

¿Cuál es el papel de las plantas en el ciclo global del agua?


2.4: Ciclos de nutrientes en ecosistemas - Biología

A lo largo de la historia, la bacteria ha causado más muertes humanas en la Tierra que cualquier otra causa conocida, directamente a través de las enfermedades del cólera, disentería, meningitis, sarampión, neumonía, escarlatina, tuberculosis y otras. Al mismo tiempo, el Bien es que los microbios brindan muchos servicios esenciales a la Tierra, incluido permitir que la productividad de las plantas (la base dominante de la red alimentaria de la Tierra) sea sostenible y permitir que los humanos vivan; básicamente, sin microbios, los humanos no estarían vivos. Finalmente, los organismos microbianos son colectivamente increíblemente poderosos a escala global y el 50% del oxígeno total producido a lo largo de la historia de la Tierra proviene de bacterias 75% de las adiciones de nitrógeno a la atmósfera, y 92% de la eliminación de la atmósfera se debe a bacterias. Y de ese nitrógeno, las bacterias producen el 88% del óxido nitroso liberado a la atmósfera, N2O, que es 300 veces más potente que el CO2 como gas de efecto invernadero. Los microbios también son responsables de

El 70% de la producción de metano en la Tierra (25 veces más potente que el CO2), y

50% del CO2 puesto en la atmósfera proviene de bacterias.

En esta conferencia, aprenderemos sobre la diversidad de microbios, cómo funcionan los diferentes microbios para obtener energía, y aprenderemos específicamente sobre los aspectos "buenos" de los microbios y los impactos de los microbios en los ecosistemas y en nuestro planeta.

los Mensajes para llevar a casa para esta conferencia son:

Los microbios pueden hacer lo que quieran, donde quierany Sin microbios, los humanos no estarían vivos.

Los microbios son organismos que necesitamos un microscopio para ver. El límite inferior de la resolución de nuestro ojo es de aproximadamente 0,1 a 0,2 mm o 100 - 200 um (micrones). La mayoría de los microbios varían en tamaño desde alrededor de 0,2 um hasta el límite superior de 200 um, aunque algunos cuerpos fructíferos de hongos pueden llegar a ser mucho más grandes. Los microbios incluyen bacterias, algas, hongos y protozoos. En esta conferencia discutiremos principalmente las bacterias y los hongos. Definición: Microbios Los microbios son organismos que necesitamos un microscopio para verlos. El límite inferior de la resolución de nuestro ojo es de aproximadamente 0,1 a 0,2 mm o 100-200 um. La mayoría de los microbios varían en tamaño desde aproximadamente 0,2 um hasta el límite superior de 200 um, aunque algunos cuerpos fructíferos de hongos pueden volverse mucho más grandes (es decir, hongos). Los microbios incluyen bacterias, algas, hongos y protozoos. En esta conferencia discutiremos principalmente las bacterias y los hongos.

Evolución

Introducción a algunos de los microbios importantes

Las bacterias se encuentran en todas partes en el agua, el suelo e incluso el aire. Estas pequeñas células procariotas, típicamente de 0,2 a 1 um de longitud, son capaces de vivir en agua hirviendo, suelo congelado, volcanes ácidos y en el fondo del océano (para un repaso sobre los diferentes tipos de & quotcélulas & quot, haga clic aquí) . Pueden reproducirse duplicándose con un tiempo de generación de 20 minutos, o sobrevivir durante siglos en una etapa de reposo. En aguas naturales (lagos, arroyos, océanos) su tiempo de generación es de alrededor de 1 día. En los suelos, viven en una película de agua alrededor de las raíces de las plantas u otras partículas, y su actividad depende de la temperatura y la cantidad de humedad disponible. En general, las bacterias se encuentran en concentraciones de 10 6 células / mL de agua en aguas superficiales y 10 9 células / mL de suelo en suelos y sedimentos.

Algunas bacterias son capaces de moverse y poseen el único motor rotatorio conocido en toda la biología. Este motor, similar a una rueda y un eje, es capaz de hacer girar un flagelo a velocidades de 100 revoluciones por segundo, o 6.000 rpm. Las bacterias pueden impulsarse a sí mismas a una velocidad de 10 veces la longitud de su cuerpo por segundo (que sería como los humanos corriendo a 20 metros / seg (45 mph o 72 km / h), mientras que los humanos más rápidos ahora corren a solo la mitad de esa velocidad ( 28 mph o 44,7 km / hr Usain Bolt, 2009).

52,4% de proteína (aminoácidos, CHNOS)

19,9% de ácido nucleico (bases orgánicas, CNOHP)

16.6% de polisacárido (azúcar, CHO)

Tenga en cuenta que la proporción de elementos C: N: P de las bacterias es más rica en nutrientes que la proporción de Redfield para las algas (C: N: P de las algas = 106: 16: 1 y para las bacterias = 106: 19: 6). en otras palabras, para una determinada cantidad de carbono, las bacterias tienen

15% más de nitrógeno y 6 veces más de fósforo. Estas proporciones indican que las bacterias necesitarían degradar más C de las plantas para obtener el N y el P que necesitan.

Los hongos crecen en forma de una red finamente ramificada de hebras llamadas hifas, que tienen entre 5 y 10 um de diámetro. Estas hifas pueden liberar enzimas digestivas y absorber nutrientes en toda su extensión. Los hongos pueden absorber solo moléculas pequeñas como azúcares o péptidos de tamaño menor que los aminoácidos. Los órganos reproductores de los hongos se denominan cuerpos fructíferos o esporangios (p. Ej., La estructura aérea de un hongo), que son sacos u otros tejidos que contienen las esporas del hongo.

Los hongos son poco comunes en ambientes acuáticos. En tierra, la cantidad de hifas en el suelo se mide en cientos o miles de metros de longitud por gramo de suelo. Por ejemplo, la longitud total de las hifas en un gramo de tierra (aproximadamente la cantidad que cabría en la uña de su dedo meñique) puede alcanzar hasta 1.600 metros (piense en eso por un minuto).

Los hongos secretan enzimas que pueden descomponer la celulosa en glucosa, uno de los pocos tipos de organismos capaces de hacer esto. Los hongos son los únicos organismos conocidos que degradan la lignina por completo. La celulosa y la lignina son materiales estructurales de las plantas que son difíciles de degradar. Los hongos no utilizan los productos de degradación de la lignina, sino que utilizan peróxido de hidrógeno para oxidar la lignina en su lugar. Los productos de degradación se difunden, exponiendo la celulosa al ataque enzimático.

Los protozoos son eucariotas unicelulares, no fotosintéticos, que se mueven mediante flagelos o cilios. En océanos y lagos, los pequeños flagelados de 2-10 um de largo son los depredadores más importantes de las bacterias. Los ciliados más grandes (p. Ej., Paramecio) se alimentan principalmente de cianobacterias fotosintéticas y pequeñas algas eucariotas. En algunas termitas, los protozoos anaeróbicos del intestino degradan la celulosa.

4. ¿Cómo obtienen las bacterias energía para crecer?

* Procesos asimilativos versus disimilativos

Los microbios deben adquirir ciertos elementos para crecer y reproducirse; estos elementos componen su protoplasma en las proporciones enumeradas en la tabla anterior. Además, deben producir ATP para utilizar la energía almacenada en esta molécula para operar varios procesos celulares. Procesos asimilativos se utilizan para llevar los elementos necesarios a la célula e incorporarlos al protoplasma celular. Procesos disimilativos no incorporan elementos en la célula, sino que utilizan la energía ganada en el proceso para formar ATP.

Los microorganismos se clasifican como autótrofos o heterótrofos en función de si requieren o no materia orgánica preformada. Los autótrofos obtienen energía de la absorción de luz (fotoautótrofos) o de la oxidación de moléculas inorgánicas (quimioautótrofos). En la mayoría de las reacciones a la luz, las bacterias fijan dióxido de carbono en carbono orgánico, al igual que lo hacen las plantas verdes. Algunas bacterias fotosintéticas (fotoheterótrofas) requieren materia orgánica preformada como agentes reductores, pero generan ATP a partir de la absorción de energía luminosa. Finalmente, algunas bacterias y hongos (heterótrofos) usaron materia orgánica preformada como fuente de energía para generar ATP y como fuente de carbono para la célula, tal como lo hacen los animales. La siguiente tabla resume la clasificación de las formas en que los microbios procesan la energía.

Clasificación Fuente de energía para generar ATP Fuente de carbono para la célula. Ejemplo de organismos
Fotoautótrofo Luz CO2 Bacterias, plantas
Quimioautótrofo Compuestos inorgánicos CO2 Bacterias
Fotoheterótrofo Luz CO2, materia orgánica Bacterias
Heterótrofo Materia orgánica Materia orgánica Bacterias, hongos, animales

Como ejemplo del diversidad de las reacciones disimilatorias que utilizan las bacterias para producir energía, considere la siguiente tabla que muestra varias reacciones de reducción-oxidación (para una introducción a las reacciones "redox", haga clic aquí). Tenga en cuenta que todas estas reacciones enumeradas a continuación son realizadas por quimioautótrofos. Un "+" en la tabla indica que las bacterias pueden usar el par de aceptor y donante de electrones para ejecutar una reacción redox que produce suficiente energía para el crecimiento. Un "-" indica que las bacterias no pueden usar el par redox para el crecimiento (esta no es una tabla para memorizar, sino para ilustrar la diversidad de formas en que las bacterias pueden ganar energía en comparación con cómo, por ejemplo, los humanos obtienen energía - ¿sabe qué cuadro en la siguiente tabla representa cómo los animales obtienen energía). CHO es una abreviatura de materia orgánica que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno.

5. ¿Cuáles son los impactos importantes de los microbios en los ecosistemas?

(1) Generar oxígeno en la atmósfera.

Casi toda la producción de oxígeno por bacterias en la Tierra hoy ocurre en los océanos por las cianobacterias o "algas verdeazuladas. Y con el tiempo, la mayor parte del oxígeno producido en la historia de la Tierra ha sido producido por bacterias".

(2) Reciclar los nutrientes almacenados en materia orgánica a una forma inorgánica.

La descomposición libera los nutrientes minerales (por ejemplo, N, P, K (potasio)) unidos a la materia orgánica muerta en una forma inorgánica que está disponible para que los utilicen los productores primarios. Sin este reciclaje de nutrientes inorgánicos, la productividad primaria en el mundo se detendría.

En tierra, la mayor parte de la descomposición (también llamada "mineralización") de la materia orgánica muerta ocurre en la superficie del suelo, y la tasa de descomposición es una función de la humedad y la temperatura (muy poca o demasiado de cualquiera de ellas reduce la tasa de descomposición) . Los hongos son importantes en los sistemas terrestres, pero no en los acuáticos. Están presentes incluso antes de que las hojas y las ramitas entren en el suelo y, por lo tanto, comienza la descomposición en el material vegetal vivo o senescente. Los hongos son los descomponedores más importantes de los compuestos vegetales estructurales (celulosa y lignina & # 8211, pero tenga en cuenta que la lignina no se degrada cuando no hay oxígeno). Los hongos invaden la materia orgánica de los suelos primero y luego son seguidos por las bacterias.

En el agua, la descomposición de la materia orgánica es mayoritariamente óxica en los arroyos y en el océano y anóxica en el fondo de los lagos o pantanos. Como se muestra en la tabla anterior, la descomposición óxica avanza más rápido (produce mayores rendimientos de energía para las bacterias) que la descomposición en ambientes donde no hay oxígeno. En mar abierto, el agua es tan profunda (promedio 3900 m) y contiene tanto oxígeno, que la mayor parte de la materia orgánica formada por algas en la superficie se descompone aeróbicamente antes de llegar al fondo. Por ejemplo, solo el 2% de la productividad primaria en la capa superior del océano se hunde a una profundidad de 3500 m. La mayor parte del mundo es océano y la mayor parte del océano es profundo, por lo que la mayor parte de la descomposición acuática debe ser aeróbica. Pero en aguas poco profundas, océanos costeros, lagos y estuarios, el 25-60% de la materia orgánica producida puede depositarse en las aguas superiores rápidamente y descomponerse anaeróbicamente (sin oxígeno).

Por supuesto, otro impacto importante de la descomposición además de generar nutrientes inorgánicos es producir CO2 y CH4 que se libera a la atmósfera (examinaremos esto más de cerca en conferencias posteriores).

(3) Fije el nitrógeno de la atmósfera en una forma utilizable.

Los únicos organismos capaces de eliminar N2 gas de la atmósfera y "fijarlo" en una forma de nitrógeno utilizable, amoníaco y amonio, (NH3, NH4), son bacterias. Las bacterias específicas que pueden realizar la fijación de N se encuentran dispersas en los grupos, incluidas las cianobacterias. Todos los organismos que fijan nitrógeno utilizan los mismos mecanismos y las mismas enzimas. Esta capacidad probablemente evolucionó solo una vez y al principio de la historia de la vida. Simbiótico N2 la fijación le cuesta a la planta fotosinteto para apoyar la fijación y el NH3 asimilación este costo podría ser del 15-30% del carbono total asimilado por la planta. De hecho, para fijar una molécula de N2 requiere alrededor de 25 moléculas de ATP, por lo que es caro desde el punto de vista bacteriano, y eso significa que la planta debe soportar ese requerimiento de energía. A cambio, la planta recibe nitrógeno, que de otro modo podría ser un nutriente limitante para la planta.

Otra dificultad para las bacterias es que una de las enzimas necesarias para la fijación de nitrógeno es destruida por el oxígeno (que es necesario para la formación eficiente de ATP). Una solución a este problema es formar relaciones simbióticas con otros organismos que pueden proporcionar carbohidratos, estos incluyen diatomeas, los hongos de ciertos líquenes, gusanos de barco, termitas y ciertas plantas, especialmente en los nódulos de las raíces. Estas relaciones simbióticas a menudo se encuentran dentro de nódulos rodeados de tejidos gruesos, que limitan la difusión de oxígeno y evitan que las enzimas bacterianas sean inactivadas por el oxígeno.


Preguntas importantes para los servicios del ecosistema y el ciclo de nutrientes de la biología CBSE Clase 12

1.El movimiento de los elementos nutritivos a través de los diversos componentes de un ecosistema se denomina ciclo de nutrientes o ciclos biogeoquímicos.
(i) La cantidad de nutrientes, es decir, carbono, nitrógeno, fósforo, calcio, etc., presente en el suelo en un momento dado, se denomina tasa de reposo. Varía según el tipo de ecosistema y la temporada.
(ii) Los ciclos de nutrientes son de dos tipos:
(a)Ciclo gaseoso

  • El depósito es la atmósfera.
  • Los nutrientes se presentan en forma de gas o vapor.
  • Comparativamente rápido y rápido.

p.ej. ciclo del carbono y ciclo del nitrógeno.
(B)Ciclo sedimentario

p.ej. ciclo del fósforo y ciclo del azufre.
(iii) Factores ambientales, p. ej. el suelo, la humedad, el pH, la temperatura, etc., regulan la tasa de nutrientes en la atmósfera.
(iv) La función del reservorio es satisfacer el déficit que se produce debido al desequilibrio en la tasa de entrada y salida.

2.Ciclo del fósforo
(i) El fósforo es un componente principal de las membranas biológicas, los ácidos nucleicos y los sistemas de transferencia de energía celular.
(ii) Muchos animales también necesitan fósforo para fabricar conchas, huesos y dientes.
(iii) El reservorio natural es la roca, que contiene fósforo en forma de fosfatos.
(iv) Cuando las rocas se degradan, pequeñas cantidades de estos fosfatos se disuelven en la solución del suelo y son absorbidas por las raíces de las plantas.
(v) Los herbívoros y otros animales obtienen este elemento de las plantas.
(vi) Los productos de desecho orgánicos y los organismos muertos son descompuestos por las bacterias solubilizadoras de fosfato que liberan fósforo.

3. Ciclo del carbono es el ciclo de nutrientes o biogeoquímico más común de un ecosistema.
(i) El carbono constituye el 49% del peso seco de un organismo, junto al agua.
(ii) Aproximadamente el 71% del carbono se encuentra disuelto en los océanos, que es responsable de su regulación en la atmósfera.
(iii) El ciclo del carbono se produce a través de la atmósfera, el océano y los organismos vivos y muertos. Los combustibles fósiles también representan una reserva de carbono

(iv) Según una estimación, anualmente se fijan 4 x 10 13 kg de carbono en la biosfera mediante la fotosíntesis.
(v) Una cantidad considerable de carbono se devuelve a la atmósfera como C02, liberado por los animales y las plantas durante la respiración y por las actividades de los descomponedores.
(vi) Cierta cantidad de carbono fijo se pierde en los sedimentos y se elimina de la circulación.
(vii) Las fuentes adicionales de carbono para la liberación a la atmósfera son la quema de madera, incendios forestales y combustión de materia orgánica, combustibles fósiles, actividad volcánica.
(viii) Las actividades humanas como la deforestación, la quema masiva de combustibles fósiles para obtener energía y el transporte han aumentado la tasa de liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.

4.Las diferencias entre el ciclo del carbono y el fósforo son:
(i) A diferencia del carbono, no hay liberación respiratoria de fósforo.
(ii) Los aportes atmosféricos de fósforo a través de las lluvias son mucho menores que los aportes de carbono
(iii) El intercambio gaseoso de fósforo entre el organismo y el medio ambiente es insignificante

5.Servicios de ecosistema son los productos de los procesos del ecosistema.
(i) Algunos ejemplos de servicios ecosistémicos son:

  • Purificación de aire y agua mediante ecosistemas forestales saludables.
  • Mitigación de sequías e inundaciones.
  • Ciclos de nutrientes.
  • Genera suelos fértiles.
  • Proporcionar un hábitat para la vida silvestre.
  • Mantener la biodiversidad.
  • Polinizar cultivos por componentes del ecosistema natural, es decir, abejas e insectos.
  • Fijacion de carbon enormes cantidades de C02 en la atmósfera se elimina naturalmente y las plantas lo fijan en moléculas orgánicas y energía a través de la fotosíntesis. Todos los demás niveles tróficos, es decir, los consumidores, dependen de esta energía producida por ellos.
  • Liberación de oxígeno por los productores, como subproducto en el proceso de fotosíntesis, mejora la calidad del aire y sustenta la vida en la tierra.
  • Dispersión de semillas por varios componentes abióticos (por ejemplo, agua, viento) y componentes bióticos (aves, insectos, animales, humanos) del ecosistema.
  • Aportar valores estéticos culturales y espirituales.

(ii) Robert Constanza y sus colegas han intentado poner etiquetas de precio a los servicios de soporte vital de la naturaleza.
(iii) Los investigadores han estimado que el precio es de 33 billones de dólares estadounidenses al año, mientras que la producción bruta global (GGP) es de solo 18 billones de dólares estadounidenses.
(iv) Del costo total de varios servicios de los ecosistemas, la formación del suelo representa aproximadamente el 50% y las contribuciones de otros servicios como la recreación y el ciclo de nutrientes son menos del 10% cada uno. El costo de la regulación climática y el hábitat de la vida silvestre es de aproximadamente el 6% cada uno.

Preguntas de examen del año anterior

Preguntas de 2 puntos

1. Explique la función del reservorio en el ciclo de nutrientes. Enumere los dos tipos de ciclos de nutrientes en la naturaleza. [Extranjero 2011]
Resp.El embalse en un ecosistema se encuentra con el déficit que surge debido al desequilibrio en la entrada y salida de nutrientes. Los dos tipos de ciclos de nutrientes son:
(i) Ciclo gaseoso (ii) Ciclo sedimentario

2. Nombre los dos tipos de ciclos de nutrientes que existen en la naturaleza. ¿Dónde están presentes sus reservorios? Indique la función de los embalses. [Toda la India 2010 c]
Resp.Dos tipos de ciclos de nutrientes en la naturaleza:
(i) (a) Ciclos gaseosos (ciclo del carbono y del nitrógeno).
(b) Ciclos sedimentarios (ciclo del fósforo y azufre).
(ii) (a) El depósito para el ciclo gaseoso es la atmósfera.
(b) El reservorio para el ciclo sedimentario es la corteza terrestre.
Función del reservorio Resuelve el déficit que se produce por el desequilibrio en el estado de afluencia y salida de nutrientes.

Preguntas de 3 marcas

3. Indique la función de un reservorio en un ciclo de nutrientes. Explique el modelo simplificado del ciclo del carbono en la naturaleza.
Resp.Para la función de un reservorio en un ciclo de nutrientes.
Dos tipos de ciclos de nutrientes en la naturaleza:
(i) (a) Ciclos gaseosos (ciclo del carbono y del nitrógeno).
(b) Ciclos sedimentarios (ciclo del fósforo y azufre).
(ii) (a) El depósito para el ciclo gaseoso es la atmósfera.
(b) El reservorio para el ciclo sedimentario es la corteza terrestre.
Función del reservorio Resuelve el déficit que se produce por el desequilibrio en el estado de afluencia y salida de nutrientes

4. Dibuje y complete el siguiente modelo del ciclo del carbono que llena A, B, C, D, E y F.

Ans.Ciclo de carbono en

Preguntas de 5 puntos

5. (i) Dibuje un modelo simplificado del ciclo del fósforo en un ecosistema terrestre.
(ii) Escriba la importancia de tales ciclos en los ecosistemas. [Toda la India 2014 C]
Ans. (i) Modelo simplificado del ciclo del fósforo en un ecosistema terrestre.

(ii) La importancia de tales ciclos de nutrientes en el ecosistema se puede resumir como:

  • Permite el intercambio, almacenamiento y transferencia de nutrientes biogenéticos a través de varios componentes bióticos del ecosistema.
  • También permite el intercambio de nutrientes entre los componentes abióticos y bióticos del ecosistema.
  • El reciclaje de nutrientes permite que se utilicen de forma repetida e indefinida.

6. (i) (a) Nombre el ciclo biogeoquímico (de nutrientes) dado.
(b) Nombre una actividad de los organismos vivos no representada en el ciclo por el cual este nutriente regresa a la atmósfera.
(ii) ¿Cómo se vería afectado el flujo de nutrientes durante el ciclo debido a la deforestación a gran escala? Explique dando razones. [Delhi 2011]

Resp.(i) (a) Es un ciclo del carbono.
(b) La descomposición de desechos orgánicos por los descomponedores cicla el carbono de regreso a la atmósfera. (ii) La deforestación conduce a un aumento de los niveles de dióxido de carbono en el aire. Porque el C02 presente no se utiliza, es decir, se fija para la fotosíntesis en ausencia de plantas.

7. El ciclo del carbono en la naturaleza es un evento biogeoquímico. Explique. [Delhi 2009 C]
Respuesta: ciclo del carbono es el ciclo de nutrientes o biogeoquímico más común de un ecosistema.
(i) El carbono constituye el 49% del peso seco de un organismo.
(ii) Aproximadamente el 71% del carbono se encuentra disuelto en los océanos, que es responsable de su regulación en la atmósfera.
(iii) El ciclo del carbono se produce a través de la atmósfera, el océano y los organismos vivos y muertos.
(iv) Según una estimación, 4 x 10 13 kg de carbono se fijan en la biosfera mediante la fotosíntesis anualmente.
(v) El carbono se devuelve a la atmósfera como C02 liberado por los animales y las plantas durante la respiración y por las actividades de los descomponedores.
(vi) Cierta cantidad de carbono fijo se pierde en los sedimentos y se elimina de la circulación.
(vii) Las fuentes adicionales de carbono para la liberación a la atmósfera son la quema de madera, incendios forestales y combustión de materia orgánica, combustibles fósiles, actividad volcánica.
(viii) Las actividades humanas como la deforestación, la quema masiva de combustibles fósiles para obtener energía y el transporte han aumentado la tasa de liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.

8. ¿Qué significa el término estado permanente del suelo? ¿Cómo se reciclan los nutrientes en el ecosistema? Escriba un relato cíclico de la naturaleza del movimiento del carbono. [Toda la India 2009 c]
Respuesta: estado de pie del suelo La cantidad de nutrientes, como carbono, nitrógeno, fósforo, calcio, etc., presentes en el suelo en un momento dado, se denomina estado de pie del suelo. Varía en diferentes tipos de ecosistemas y también según la estación.
Ciclo de nutrientes El movimiento de nutrientes a través de varios componentes de un ecosistema se denomina ciclo de nutrientes o ciclos biogeoquímicos. Estos son de dos tipos, es decir, gaseosos y sedimentarios.
La cuenta cíclica del movimiento del carbono en la naturaleza.
Ciclo del carbono es el ciclo de nutrientes o biogeoquímico más común de un ecosistema.
(i) El carbono constituye el 49% del peso seco de un organismo.
(ii) Aproximadamente el 71% del carbono se encuentra disuelto en los océanos, que es responsable de su regulación en la atmósfera.
(iii) El ciclo del carbono se produce a través de la atmósfera, el océano y los organismos vivos y muertos.
(iv) Según una estimación, anualmente se fijan 4 x 10 13 kg de carbono en la biosfera mediante la fotosíntesis.
(v) El carbono se devuelve a la atmósfera como C02 liberado por los animales y las plantas durante la respiración y por las actividades de los descomponedores.
(vi) Cierta cantidad de carbono fijo se pierde en los sedimentos y se elimina de la circulación.
(vii) Las fuentes adicionales de carbono para la liberación a la atmósfera son la quema de madera, incendios forestales y combustión de materia orgánica, combustibles fósiles, actividad volcánica.
(viii) Las actividades humanas como la deforestación, la quema masiva de combustibles fósiles para obtener energía y el transporte han aumentado la tasa de liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.

Preguntas misceláneas

1 pregunta de marca

1.Diferenciar entre estado en pie y cultivo en pie en un ecosistema. [Extranjero 2010]
Ans.Las diferencias entre el estado en pie y el cultivo en pie son

Preguntas de 3 marcas

2. (i) Los ecosistemas saludables son la base de una amplia gama de servicios (ecosistémicos). Justificar.
(ii) Explique las diferencias y similitudes entre las sucesiones de plantas de hidrarca y xerarca. [Delhi 2011]
Ans. (i) Un ecosistema saludable proporciona los siguientes servicios ecológicos:

  • Purificación de aire y mantenimiento de composición gaseosa.
  • Mitigación de sequías e inundaciones. Ciclos de nutrientes.
  • Almacenar casa de carbono.
  • Mantenimiento de la biodiversidad.
  • Hábitat de varios animales salvajes.
  • Influencia en el ciclo hidrológico.

(ii) Las diferencias entre la sucesión de hidrarca y xerarca son:

Similitudes Tanto la sucesión de hydrarch como de xerarch conducen a condiciones mésicas..
3. (i) Trazar la sucesión de plantas en una roca desnuda seca,
(ii) ¿En qué se diferencia el ciclo del fósforo del ciclo del carbono?
Resp.(i) Rocas de sucesión primaria Las especies de organismos que invaden por primera vez un área desnuda se denominan especies pioneras. Las especies pioneras en una roca desnuda suelen ser líquenes. Los líquenes secretan ácidos que disuelven las rocas, lo que conduce a la meteorización y la formación del suelo. Esto allana el camino para las plantas pequeñas o briófitas que sostienen el suelo. Son reemplazadas por plantas más grandes y, en última instancia, se establece un bosque completo. Los bosques representan la comunidad clímax en esta sucesión.
(ii) Las diferencias entre el ciclo del fósforo y el ciclo del carbono son


Ecología, Flujo de energía, y ciclo de nutrientes en ecosistemas

Compare y contraste los componentes bióticos y abióticos de los ecosistemas y describa cómo se mueven los nutrientes y la energía entre estos dos componentes.

Describe los niveles tróficos de un ecosistema y explica cómo fluye la energía a través de los niveles tróficos.

Explique por qué los detritívoros y los descomponedores son esenciales para el funcionamiento del ecosistema.

Explique por qué la transferencia de energía entre niveles tróficos es ineficiente y discuta cómo esta ineficiencia determina la abundancia relativa de organismos en cada nivel trófico.

Explica los principios generales que gobiernan el ciclo de nutrientes en un ecosistema.

Describe los ciclos hidrológico, nitrógeno, carbono y fósforo.

Describa cómo la interferencia humana con el ciclo de nutrientes provoca la deposición ácida, daña los ecosistemas acuáticos y provoca el cambio climático global.

Describe los principales biomas terrestres y los impactos de las actividades humanas en ellos.

Describe los principales biomas acuáticos y los impactos de las actividades humanas en ellos.

Describa la evidencia de que el cambio climático está ocurriendo y discuta los impactos clave del cambio climático en los ecosistemas de la Tierra.

Comprender las causas y los efectos del cambio climático en el planeta Tierra.

Describe cómo la curvatura, la inclinación sobre su eje y la órbita alrededor del sol de la Tierra afectan el clima y la distribución de la precipitación y la temperatura en diferentes latitudes.

Explica cómo los océanos, continentes y montañas afectan el clima.

Cualquier población, sin importar si son plantas, animales, hongos, protistas o procariotas, no es una entidad independiente, sino el resultado de sus interacciones comunitarias. Factores importantes como la energía o los nutrientes, el agua y los productos químicos como el nitrógeno, el carbono y el fósforo se utilizan y reciclan en un ecosistema.

A la izquierda: una fuente termal en Yellowstone NP, WY. Arriba a la derecha: Muskingum superior en OH. Abajo a la derecha: un alce con su cría en Grand Teton NP, WY.

Un ecosistema consta de todas las comunidades en un área particular y factores no vivos, como el clima, el tiempo y otros componentes abióticos. Estos factores abióticos pueden ser ríos y arroyos, suelo y formaciones rocosas.

Todos los seres vivos obtienen energía de su entorno. Esta energía puede ser la luz solar para impulsar la fotosíntesis o los nutrientes. La energía del sol se transfiere a energía química. Esta energía química en forma de moléculas orgánicas fluye a través de los ecosistemas y finalmente se convierte en energía térmica.

Los organismos que pueden fabricar sus propias moléculas ricas en energía a partir de materiales inorgánicos simples mediante fotosíntesis o quimiosíntesis son & quotsautoalimentadores & quot o autótrofos . Los ejemplos son plantas, muchos protistas (por ejemplo, algas) y algunas bacterias (por ejemplo, cianobacterias). Usan la energía de la luz solar para producir moléculas orgánicas.

Los organismos que absorben energía al consumir compuestos orgánicos producidos por otros se conocen como heterótrofos (de las palabras griegas heteros, & quototro & quot y trofos , & quot; alimentador & quot). Algunos ejemplos son animales, hongos, muchas bacterias y algunos protistas.

Hecho de la diversión: ¿Sabías que no todos los organismos necesitan O 2 (oxígeno)? Muchas bacterias en nuestro intestino viven sin oxígeno, algunas incluso no pueden vivir en un aerobio (O 2 que contiene) medio ambiente. Nosotros los llamamos obligar anaeróbico . A anaerobio facultativo sin embargo, es un organismo que produce ATP por respiración (aeróbica) si hay oxígeno presente, pero cambiará a fermentación si no hay oxígeno. Saccharomyces cerevisiae, la levadura Baker puede vivir con y sin oxígeno.


Ciclos de nutrientes en ecosistemas terrestres

El ciclo de los nutrientes en los ecosistemas terrestres presenta una descripción general completa de los procesos del ciclo de los nutrientes y su importancia para el crecimiento de las plantas y la sostenibilidad del ecosistema. La primera parte del libro presenta los fundamentos del ciclo de nutrientes. Los temas incluidos son el ciclo del carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y micronutrientes. Se presta especial atención al papel de los exudados de las raíces y los microorganismos de la rizosfera para facilitar el ciclo de nutrientes. La segunda parte analiza el ciclo de nutrientes a escala de ecosistema, que abarca sistemas de cultivo, pastizales, pastizales naturales, tierras áridas, tundras y bosques. El capítulo final revisa los modelos actuales de ciclo de nutrientes.

Al cubrir de manera integral el ciclo de nutrientes en una variedad de escalas y enfatizar enfoques multidisciplinarios, este volumen apoyará a científicos y profesionales por igual, proporcionando vínculos entre aquellos involucrados en mejorar la producción económica sostenible de ecosistemas gestionados y aquellos interesados ​​en la conservación de ecosistemas naturales.

"Este volumen editado ... cubre la naturaleza fundamental de la materia orgánica del suelo, exudados de raíces y micronutrientes, así como capítulos que cubren residuos de cultivos, pasturas manejadas y modelos de sistemas agrícolas. La amplitud de temas cubiertos por este libro es su mayor fortaleza, y solo por esta razón merece una mirada de prácticamente cualquier científico investigador o estudiante de posgrado en biogeoquímica ... Creo que habrá sorpresas interesantes y valiosas para casi cualquier persona en este volumen ". (Kate Lajtha, Ecología, Vol. 89 (5), 2008)


Sobre el Autor

Rex Weyler

Rex Weyler fue director de la Greenpeace Foundation original, editor del primer boletín de la organización y cofundador de Greenpeace International en 1979.

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Conclusiones

Litter production and its decomposition processes are highly important and have a significant role in the nutrient and biogeochemical cycles and healthy functioning of tropical forest ecosystem. Moreover, it is very important to understand the various factors that influence litter decomposition for a broader understanding of ecosystem functioning. However, since the litter production and its decomposition is a complex process, our knowledge about the various natural and anthropogenic factors, which influence the litter production and its decomposition process, is very weak, and general conclusions are still difficult to draw. It is also very important to study the litter production and its decomposition processes in the context of the increasing impacts of various natural and anthropogenic factors on the nutrient and biogeochemical cycle of tropical forest ecosystem.


14. ECOSYSTEM

Amount of nutrients (C, N, P, Ca etc.) present in the soil in a given time is called the standing state. It varies in different kinds of ecosystems and also on a seasonal basis.

Nutrients are never lost from the ecosystems. They are recycled again and again.

The movement of nutrient elements through various components of an ecosystem is called nutrient cycling (biogeochemical cycles).

  1. Gaseous cycle: For this, the reservoir exists in the atmosphere. P.ej. Nitrogen & Carbon cycles.
  2. Sedimentary cycle: For this, the reservoir is located in Earth’s crust. P.ej. Sulphur & Phosphorus cycles.

Reservoir of carbon: Atmosphere (about 1%), organisms (49% of dry weight), oceans (71% dissolved carbon. It regulates the amount of atmospheric CO2), fossil fuel etc.

Carbon cycling occurs through atmosphere, ocean and through living and dead organisms.

4吆^13 kg of carbon is fixed in the biosphere through photosynthesis annually.

A major amount of carbon returns to the atmosphere as CO2 through respiration.

Processing of wastes & dead organic matter by decomposers also release CO2.

Some amount of the fixed carbon is lost to sediments and removed from circulation.

Burning of wood, forest fire and combustion of organic matter, fossil fuel and volcanic activity are other sources for releasing CO2 in the atmosphere.

Role of human activities in carbon cycle: Deforestation, burning of fossil fuel etc. has increased the rate of release of CO2 into the atmosphere.

Phosphorus is a constituent of biological membranes, nucleic acids & cellular energy transfer systems. Many animals use phosphorus to make shells, bones and teeth.

The natural reservoir of phosphorus is rock (in the form of phosphates).

When rocks are weathered, minute amounts of phosphates dissolve in soil solution and are absorbed by the plants. Herbivores and other animals obtain this from plants. The waste products and the dead organisms are decomposed by phosphate-solubilising bacteria releasing phosphorus.


Invasive mussels regulate nutrient cycling in the largest freshwater ecosystem on Earth

Biogeochemical cycles involve the fluxes of chemical elements within and among ecosystems. These cycles are complex, potentially involving interactions among hundreds of species as well as numerous physical processes. Organisms and physical processes can both move elements, such as nutrients, among different ecosystems and across habitats within an ecosystem. Lakes and oceans often have distinct, vertically distributed habitats, which are connected by biogeochemical fluxes. The open water (pelagic) habitat overlies the benthic (bottom) habitat, and chemicals such as C, N, and P are cycled within and between the two habitats by a multitude of processes. In addition, because they reside at low elevations in the landscape, aquatic ecosystems often receive considerable amounts of water and chemicals from their surrounding landscapes (their watersheds). The Laurentian Great Lakes of North America (hereafter, Great Lakes) collectively represent the largest freshwater ecosystem in the world, containing over 20% of Earth’s surface freshwater. In PNAS, Li et al. ( 1 ) show that nonnative species of mollusks can regulate the P cycle of these socioecologically important ecosystems. Strikingly, these benthic animals, which reside in a narrow zone at the sediment–water interface, can regulate P cycling throughout the entire water columns of these enormous ecosystems.

Historically, biogeochemical cycles have been considered to be controlled by microbes as well as physical processes such as runoff, wind, and currents. Direct effects of animals on biogeochemical fluxes have been viewed as unimportant, compared to fluxes mediated by microbes, except in unusual circumstances ( 2 , 3 ). However, many recent studies show that animals can be important in modulating biogeochemical cycles in a myriad of ecosystem types and at multiple spatial and temporal scales ( 4 ⇓ – 6 ). Yet, the importance of “zoogeochemical” effects is quite variable among ecosystems. Within aquatic ecosystems, this paper by Li et al. ( 1 ) reveals the importance of …


  • Elements are taken up by producers (plants) / stored as organic matter
  • Passed on across trophic level / consumer digest and absorb food / stored as organic matter
  • Decomposers decay detritus and excretory products / return inorganic ions to environment / taken up by producers
  • Warm temp / higher enzyme activity / faster decomposition

Table 9-14-1: Use of nutrients in plants and animals

Organic substances / lipids /
proteins / ATP / chlorophyll

Organic substances / lipids /
proteins / ATP / chlorophyll

- Amino acid / nucleotide synthesise
- In RNA, DNA, proteins, ATP

- Amino acid / nucleotide synthesise
- In RNA, DNA, proteins, ATP

- In cytochromes / ETC
- Needed for enzymes such as
catalase to work
- Synthesis of chlorophyll

- In cytochromes / ETC
- Needed for enzymes such as
catalase to work
- Part of Hb


Departamento de Biologia

My research broadly seeks to quantify and better understand how plants and soil microbes influence energy flow and nutrient cycling in terrestrial ecosystems in the wake of human-accelerated environmental change. Of particular interest is the degree to which plant-microbial interactions in soils influence feedbacks to regional and global change through their effects on ecosystem carbon storage and nitrogen and phosphorus retention. I use a complimentary suite of approaches that integrate field observations with novel techniques (e.g. stable and radioactive isotopes) and controlled environmental systems (e.g. growth chambers, FACE sites) to address questions that intersect plant physiological ecology and soil microbial ecology in an ecosystem context.

There are three broad themes to my research:

Coupling of plant and microbial productivity. In terrestrial ecosystems, plants and soil microbes are highly interdependent as plants rely on microbes to transform nutrients to an “available” form, and microbes rely on plants to provide reduced C for metabolism. Despite the apparent simplicity of the interaction, there are significant gaps in our understanding of factors that mediate the coupling of carbon and nutrient cycles. It is often assumed leaf litter quality controls nutrients availability in soils. However, plants also release appreciable amounts of carbon from roots, and these inputs may have a disproportionate effect on nutrient availability in the zone of soil adjacent to roots (i.e. the rhizosphere). A theme of my research is to better understand the role of roots in influencing the coupling of plant and microbial productivity through their effects on nutrient cycling.

Species effects on nutrient cycling. A fundamental question in ecology is the role of species in influencing ecosystem processes. This question has become increasingly important given the loss of species, increases in non-indigenous species, and predicted shifts in the distribution and abundance of species owing to global climate change. In forests, most research has focused on tree species effects on ecosystem processes through differences in foliar traits, with little consideration of species differences in nutrient acquisition strategies. My research seeks to improve upon our understanding of species effects on nutrient cycling by examining differences in nutrient acquisition strategies among tree species, with a focus on root-induced alterations of rhizosphere microbes and their impacts on carbon and nutrient economies.

Plant-soil-microbial feedbacks to global change. Interactions between plants, soils, and microbes mediate the flow of energy and nutrients through ecosystems with the potential to feed-back to primary production through effects on carbon sequestration in biomass and soils. This has led to speculation that terrestrial ecosystems – particularly forests – may mitigate elevated levels of atmospheric CO2 through increases in productivity. However, the persistence of forests as carbon sinks over the long-term will likely depend on the degree to which trees increase access to soil resources such as water and nutrients. A broad theme of my research is to quantify the degree to which plant-soil-microbial interactions mediate ecosystem-responses to global environmental changes such as drought, warming, N deposition and rising atmospheric CO2.


Ver el vídeo: Por qué son importantes los Ciclos Biogeoquímicos? Cómo cuidar el Ciclo Biogeoquímico (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Braktilar

    Anticuado

  2. Cruz

    frase verdadera

  3. Dicage

    casualidad coincidencia

  4. Kilmaran

    Tus notas me causaron una gran impresión, me hicieron pensar de manera diferente. ¡Continúa tu búsqueda creativa y te seguiré!

  5. Traigh

    De acuerdo, una gran frase.

  6. Tarick

    El caminante vencerá al camino. Deseo que nunca te detengas y seas una persona creativa, ¡para siempre!



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