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06/04/2011 DIPLOMADO EN ANÁLISIS Y GESTIÓN DEL AMBIENTE DIPLOMADO EN INGENIERÍA AMBIENTAL PÉRDIDA DE LA BIODIVERSIDAD DIVERSIDAD METABÓLICA MSc. Mireya Abarzúa R. Centro de Ciencias Ambientales EULA-Chile Universidad de Concepción TIPOS DE BIODIVERSIDAD: Diversidad genética Diversidad a nivel de especies Diversidad metabólica Diversidad de ecosistemas DIVERSIDAD METABÓLICA METABOLISMO: Anabólico - De síntesis - Endergónico La suma total de todas las transformaciones químicas que ocurren en las células Catabólico - De degradación - Excergónico DIVERSIDAD METABOLICA: Existen diversos tipos de metabolismos los que se complementan entre sí, permitiendo un equilibrio perfecto en la naturaleza. 1 06/04/2011 FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS ECOSISTEMA: Unidad funcional y estructural básica de la vida en el planeta. Interacción entre una comunidad y el medio abiótico en que se desarrolla COMUNIDAD: Agrupación de poblaciones en un área dada DIAGRAMA DE FLUJO DE ENERGÍA Sol Autótrofos 6x106 6x105 Heterótrofos 2x103 2x102 4x101 Flujo de la energía solar, expresada en kcal/m2/año FLUJO DE LA ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA: CADENA TROFICA carnívoros sol atmosfera plantas hervíboros degradadores 2 06/04/2011 FOTOSINTESIS Anabolismo E 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2 RESPIRACION C6H12O6 + O2 Catabolismo 6CO2 + 6H2O E Metabolismos complementarios que permiten la circulación de la materia y el equilibrio del ecosistema CICLO DEL CARBONO O2 Fotosíntesis CO2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 Respiración Rocas sedimentarias El carbono representa alrededor del 18% de la materia viva. La capacidad de los átomos de carbono de unirse unos con otros proporciona la base para la diversidad molecular y el tamaño molecular, sin los cuales la vida tal como la conocemos no podría existir. Fuera de la materia orgánica, el carbono se encuentra en forma de dióxido de carbono (CO2) y en las rocas carbonatadas (calizas, coral). Carbonatos Combustibles fósiles CICLO DEL OXIGENO CO2 O2 Metales Ozono Agua El oxígeno representa el 20% de la atmósfera y 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), dióxido de azufre (SO2), etc. En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando parte de silicatos y en los océanos se encuentra formando parte de la molécula de agua, H2O. O2 Atmósfera 3 06/04/2011 CICLO DEL AZUFRE Volcanes Dióxido de Azufre (SO2) H2S H2SO4 +H2O El azufre es un nutriente requerido por plantas y animales porque está presente en prácticamente todas las proteínas. El azufre circula a través de la biosfera alternando una etapa orgánica y otra inorgánica que se mueve entre la atmósfera, el agua y la tierra. SO3 Fire Sulfato Inorgánico (SO4) Degradación Rocas Bacterias Bacterias H2S Azufre Sulfuros Suelo CICLO DEL NITROGENO El aire, que contiene 79% de nitrógeno, se utiliza como el reservorio de esta sustancia para los seres vivos, pero sólo algunos microorganismos pueden fijarlo. La descomposición microbiana de la materia orgánica genera ion amonio, el que es transformado a nitrato mediante la nitrificación bacteriana Animales Plantas Productos de Excreción Animal Microorganismos Amonificación Asimilación de Nitrato Fijación de Nitrógeno NO3 NH3 N2 Reducción de Nitrato Por otra parte, el nitrito es transformado en nitrógeno molecular, cerrando el ciclo, mediante el proceso de desnitrificación bacteriana Desnitrificación No2 Nitrificación La mayoría de los procesos en este ciclo, están regidos por los distintos metabolismos bacterianos NUTRICIÓN Según la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se dividen en autótrofos, cuya principal fuente de carbono es el CO2 , y heterótrofos cuando su fuente de carbono es materia orgánica. Por otra parte según la fuente de energía, los seres vivos pueden ser fototrofos, cuya principal fuente de energía es la luz, y los organismos quimiotrofos, cuya fuente de energía es un compuesto químico que se oxida. 4 06/04/2011 METABOLISMOS Es así como entre las bacterias podemos encontrar las siguientes formas de metabolismo: 1. Las bacterias quimioheterótrofas. 2. Las bacterias quimioautótrofas. 3. Las bacterias fotoautótrofas. 4. Las bacterias fotoheterótrofas. METABOLISMOS De acuerdo al último aceptor de electrones, también hay distintos metabolismos que pueden ser aeróbicos y anaeróbicos Fotosintetizadores Luz como fuente de energía Bacterias púrpuras del S H2S SO4 Bacterias púrpuras sin S H2A A Plantas superiores CO2 + H2O (CH2O)n + 1/2 O2 METABOLISMOS Litotróficos aeróbios O2 Aceptor de electrones Bacterias del H H2 Bacterias del S H2S + 1/2 O2 S +1 1/2 O2 + H2O + 1/2 O2 H2O H2O + S H2SO4 Bacterias del Fe 2Fe++ + 1/2 O2 + H2O Fe +++ + 2OH- Bact. Nitrificantes Nitritadoras Nitratadoras NH3 + 11/2 O2 HNO2+ 1/2 O2 HNO2 + H2O HNO3 5 06/04/2011 METABOLISMOS Respiraciones anaeróbicas Aceptor inorgánico de electrones Bacterias desnitrificantes NO3 Desulfovibrio NH2 + SO4 Bacterias del metano 4H2 + CO2 Clostridium aceticum 4H2 + 2CO2 N2 H2S ó S CH4 + H2O CH3COOH+ H2O FERMENTACION GLUCOSA ATP PIRUVATO AC. LACTICO Streptococcus Lactobacillus F. láctica ACETALDEHIDO ETANOL Saccharomyces cerevisiae AC. ACETICO ETANOL AC. FORMICO CO2 AC. BUTIRICO ACETONA CO2 Enterobacetriacea Clostridium F. alcohólica F. mixta F. Butírica AC. ACETICO AC. PROPIONICO CO2 Corinebacterias F. Propiónica En la fermentación, el último aceptor de electrones es un compuesto orgánico MODELO CIBERNÉTICO Los sistemas naturales tienen una capacidad de recuperación, sólo si las alteraciones no exceden los límites homeostáticos de autorregulación Pérdida de la autorregulación P Autorregulación Placa homeostática Pérdida de la autorregulación 6
