INFLUENCIA HUMANA EN LOS ECOSISTEMA 1 Mg. AMANCIO ROJAS FLORES Ecosistema Ecosistema se define como la comunidad de organismos (biocenosis) y su medio (biotopo), que interactúan como unidad ecológica en un espacio y tiempo determinados. Los límites de un ecosistema no son muy claros, no existe un ecosistema que sea totalmente estático. Biotopo Biocenosis Biocenosis Biotopo Comunidad de organismos como Energía solar plantas, animales, hongos, etc. Agua Una comunidad se integra de un Aire conjunto de poblaciones que interactúan en un mismo hábitat Sustrato Mg. ARRF 2 La Tierra comprende una gran cantidad de ecosistemas que albergan a su vez a millones de organismos, los cuales interactúan entre sí y con los elementos físicos que los rodean. Cuando se observa la imagen de la Tierra desde el espacio, se valora toda su magnitud y belleza. Pero cuando la estudiamos más de cerca, se detectan un conjunto de problemas que afectan el equilibrio y desarrollo de sus ecosistemas. La gran mayoría de los problemas tiene su origen en la actividad humana. Si queremos conservar la magnitud y belleza de nuestro planeta, debemos aprender a respetar los ecosistemas que lo forman. Existe una relación inherente y compleja entre los componentes de un ecosistema , ya que se relacionan mutuamente mediante las corrientes de energía y los ciclos alimentarios Mg. ARRF 3 Mg. ARRF 4 Flujos de materia y energía La energía se define como la capacidad que tiene cualquier agente de realizar un trabajo. En un ecosistema ocurre el flujo de energía, que corresponde a la energía que se va transportando desde los organismos fotosintéticosproductores- hacia los demás organismos. En las cadenas alimentarias se observa cómo pasan la materia y la energía de un ser vivo a otro; se muestra cómo los seres vivos dependen unos de otros y se identifican Todos los organismos utilizan la energía que obtienen de su alimentación, por medio de la respiración, para realizar sus funciones vitales (crecimiento, renovación de tejidos, reproducción, elaboración de sustancias de reserva y movimiento en algunos organismos). Mg. ARRF 5 Mg. ARRF 6 Ciclos biogeoquímicos Los impactos ejercidos sobre el ambiente natural se han acrecentado de manera significativa en las últimas cuatro décadas. Algunas de las transformaciones que ha sufrido el medio ambiente son de carácter irreversible; estos efectos adversos rompen las fronteras, por lo que una problemática ambiental no se limita a una localidad en particular. Los problemas ambientales afectan al planeta entero, como lo demuestran los cambios atmosféricos y la contaminación en mares y océanos, así como la pérdida de la biodiversidad. Los elementos interconectados de alguna manera afectan el aire, el agua, el suelo y las formas vivientes en la Tierra, haciendo ya no un problema local, sino global. Mg. ARRF 7 La contaminación ambiental causa desequilibrios en los ciclos naturales, dando como resultado que las sustancias contaminantes se integren a las cadenas tróficas, y de esa forma sean llevadas o acumuladas en distintos lugares donde no son requeridas, de tal forma que un elemento o sustancia, tóxico o no, puede pasar de un ambiente a otro, de un organismo a otro y retornar al ambiente o a otro organismo, alterando sin duda el medio ambiente en general y contribuyendo de manera directa al deterioro de la calidad de vida. Mg. ARRF 8 Todos los seres vivos estamos constituidos por materia organizada en distintos niveles de complejidad, desde las estructuras más simples como el átomo y las moléculas, hasta los órganos y tejidos. En el caso de los organismos vivos, a las moléculas que los constituyen se les llama biomoléculas. Éstas pueden ser orgánicas, como los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, o inorgánicas, como el agua y las sales minerales. Existen biomoléculas formadas por átomos necesarios para todo ser vivo; a estos elementos se les conoce como bíoelementos. Mg. ARRF 9 Los bíoelementos se dividen de la siguiente manera de acuerdo con su importancia para el funcionamiento de un organismo vivo: Principales o primarios: llamados así porque los organismos los necesitan en mayores cantidades para poder subsistir; éstos son carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (0) y nitrógeno (N). Secundarios: estos elementos son igualmente importantes, pero las cantidades requeridas son menores; entre ellos se encuentran: azufre (S), fósforo (P), magnesio (Mg), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K) y cloro (Cl). Oligoelementos: constituidos por el hierro (Fe), zinc (Zn), boro (B), manganeso (Mn), flúor (F), cobre (Cu), cromo (Cr), selenio (Se), cobalto (Co), molibdeno (Mo) y estaño (Sn). Mg. ARRF 10 Estos elementos son utilizados por los organismos para organizar sus propias biomoléculas y realizar distintas funciones. Los organismos obtienen esta materia para el funcionamiento en su medio, y posteriormente ésta es devuelta al medio ambiente y puede pasar a otro organismo, es decir, la materia circula por todo el ambiente. Existe una movilidad como si el viaje fuera en un circuito cerrado sin salida. La materia viaja por los ecosistemas en forma cíclica, cumpliendo de esta manera distintas funciones, dependiendo del lugar donde se encuentre localizada. A este recorrido biogeoquímico. dinámico se Mg. ARRF le conoce como ciclo 11 Los enormes ciclos biogeoquímicos hacen posible que estos elementos se encuentren disponibles para emplearse una y otra vez, transformándolos y recirculándolos a través de la atmósfera, la hidrosfera, litosfera y biosfera. Los ciclos biogeoquímicos son llamados así por las siguientes razones y categorías: La primera categoría es biológica, porque participan diversos organismos animales, vegetales, y sobre todo microorganismos. La segunda categoría es la geológica, donde se incluyen factores abióticos representados por el suelo, el aire y el agua. La categoría química, de gran importancia, sucede cuando algún elemento quimico sufre una transformación o reacción dentro de las rutas por donde circula. Mg. ARRF 12 Los ciclos biogeoquímicos no ocurren como fenómenos aislados, sino que tienen una estrecha relación con el ciclo del agua, indispensable para el intercambio de elementos en la dinámica que se da en los distintos ciclos con los que se interactúa en la Tierra. Los ciclos biogeoquímicos pueden dividirse en dos tipos básicos: - los ciclos de nutrientes gaseosos o atmosféricos (ciclo del agua, ciclo del carbono y ciclo del nitrógeno) - los ciclos de nutrientes sedimentarios (ciclo del fósforo y ciclo del azufre). Sin embargo, el ciclo del azufre se considera dentro del tipo híbrido, puesto que circula en la atmósfera y en el sedimento. Mg. ARRF 13 CICLO HIDROLOGICO El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmósfera se conoce como ciclo hidrológico. Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve. Mg. ARRF 14 El agua tiene una importancia fundamental en el desarrollo de la vida en el planeta. Cubre el 70% de la superficie, y sus propiedades controlan las condiciones climáticas que hacen factible la vida. Es uno de los solventes más poderosos que existen, y es uno de los vehículos de transporte de materiales más importante, tanto dentro de los seres vivientes, como en el entorno físico. Además, el agua posee un alto calor de vaporización (del orden de 2260 (kJ kg−1)) y calor específico (4,2 (kJ kg-1 K-1)), que la transforman en un vehículo de transporte de energía de importancia fundamental en el control climático terrestre. Las fuerzas gravitacionales y la energía solar constituyen las principales fuerzas motrices del ciclo hidrológico. La gravedad afecta la circulación de los ríos y aguas subterráneas, mientras que el resto del ciclo hídrico, es determinado por la energía solar. La absorción de dicha energía genera evaporación de las aguas superficiales, tanto continentales como oceánicas. Además, una pequeña fracción de la energía solar incidente, genera los vientos y las corrientes, que ayudan a la circulación de la atmósfera y las masas de agua. Mg. ARRF 15 La energía absorbida a la forma de calor latente durante la evaporación, es liberada durante la condensación, por lo que estos flujos hídricos son también vehículos de transporte de energía desde una región a otra. El efecto neto de esta transferencia de energía es una reducción de las diferencias de temperatura entre las diferentes zonas de la Tierra. Otro efecto adicional del ciclo hidrológico, deriva de la gran capacidad solvente del agua. La lluvia absorbe aquellos compuestos solubles presentes en la atmósfera, tales como: O2, N2, CO2 y óxidos de S y N. Esto último puede incrementar significativamente la acidez de las lluvias. A su vez, la escorrentía debida a las precipitaciones, disuelve los compuestos solubles del suelo y las rocas, proceso que es facilitado a bajo pH. Como resultado de esto, la escorrentía que llega a los ríos, lagos y mares, es rica en compuestos disueltos, que luego pueden formar compuestos insolubles, y precipitar o sufrir nuevas transformaciones químicas. Mg. ARRF 16 Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias. En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia, así como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo, una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos, de donde pasa a los océanos y a las masas de agua continentales; el resto se infiltra en el suelo. Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo, y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se conoce como nivel freático. En condiciones normales, el nivel freático crece de forma intermitente según se va rellenando o recargando, y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desagües naturales como son los manantiales. Mg. ARRF 17 Las tablas siguientes muestran las reservas de agua en la Tierra, así como los flujos anuales más importantes. TABLA 2.2: RESERVAS DE AGUA TABLA 2.3: FLUJOS HÍDRICOS Mg. ARRF 18 Mg. ARRF 19 CICLO DEL OXIGENO El oxígeno se encuentra presente en todo el ámbito terrestre. Es un importante componente de la corteza terrestre, donde representa un 28,5% en peso, formando silicatos, carbonatos, fosfatos, sulfatos y óxidos metálicos, químicamente estables. En el sistema hidrológico forma parte de la molécula de agua y también está como O2 disuelto. Finalmente, la atmósfera contiene un 23,2% en peso de oxígeno, principalmente a la forma de O2. El O2, tanto atmosférico como disuelto en agua, es altamente reactivo, participando en los procesos de oxidación asociados a los ciclos geoquímicos del carbón, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fierro. La mayor parte del O2 es producido por acción de la fotosíntesis que ocurre en presencia de luz Mg. ARRF 20 A través de este proceso, las plantas verdes y las algas absorben energía lumínica y la convierten en energía química, almacenada en los enlaces de los compuestos orgánicos que se forman. Por ejemplo, para generar un mol de glucosa mediante fotosíntesis, se requieren 2880 kJ a 25°C y 1 atm. Las plantas verdes contienen moléculas de clorofila que son capaces de absorber luz visible, principalmente en el espectro del rojo y el azul. Adicionalmente, una pequeña cantidad de oxígeno se forma por fotodisociación del agua en las regiones superiores de la atmósfera, debido a la acción de los rayos ultravioleta (UV). La radiación UV también está involucrada en la conversión del O2 a ozono (O3), en la estratósfera. El ozono tiene una gran capacidad para absorber la letal radiación UV, impidiendo que ésta alcance la superficie terrestre. Mg. ARRF 21 Mg. ARRF 22 El O2 participa en todas las reacciones de oxidación, tanto aquellas que ocurren por procesos químicos espontáneos, como debido a la acción respiratoria de los organismos vivientes, por ejemplo: Existe suficiente evidencia que demuestra que la concentración de O2 en la atmósfera se ha mantenido constante por millones de años, lo que refleja un estricto equilibrio entre las tasas de consumo y de formación de O2. Al parecer existen mecanismos de regulación de acción rápida, que permiten mantener el nivel de oxígeno a los niveles actuales. Dicho mecanismo de control retroalimentado, está ligado, probablemente, al ciclo del carbono y a la cantidad de materia orgánica que es incorporada a los sedimentos oceánicos. Mg. ARRF 23 CICLO DEL CARBONO El 99% del carbono del planeta se encuentra presente en las rocas en la forma de carbonato (normalmente, como CaCO3) o como carbono orgánico disperso. El 1% restante se encuentra presente en: la atmósfera, los seres vivos, los combustibles fósiles y compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos en agua. Los organismos vivientes están compuestos principalmente de agua y de una amplia gama de compuestos orgánicos. El carbono acompaña estrechamente al ciclo del oxígeno en los procesos fotosintéticos y en los procesos de oxidación de materia orgánica, ya sea por la combustión o por actividad biológica. El CO2 generado por la oxidación de compuestos orgánicos se disuelve fácilmente en agua. Más del 98% del CO2 se encuentra disuelto en los océanos (como HCO3 - y CO3=, mientras que el 2% restante se mantiene en la atmósfera, donde a fines del siglo XX alcanzaba una concentración del orden de 350 ppm (mostrando un significativo incremento en los dos últimos siglos): Mg. ARRF 24 La proporción en que se encuentran estos compuestos depende fundamentalmente del pH de la solución. La mayoría de los océanos tiene un pH entre 8 y 8,3, y en promedio, cerca de 13% de la mezcla está como CO3 en las capas oceánicas superficiales, existe una gran actividad fotosintética, con un alto consumo de CO2, por lo que la reacción tiende a desplazarse hacia la izquierda para restaurar el equilibrio químico. Por otra parte, en las profundidades marinas, existe una producción neta de CO2 debido a la actividad respiratoria y a los procesos de oxidación de la materia orgánica muerta. Bajo estas condiciones, la reacción se mueve hacia la derecha, incrementando la concentración de CO3 Si el incremento de concentración del ion carbonato es significativo, y se excede el producto de solubilidad del CaCO3 (KPS= 4,47 10−8 M-1), se producirá una mayor precipitación de CaCO3, principal constituyente de las conchas marinas. La actividad fotosintética mantiene un fino balance en el ciclo del carbono y del oxígeno. A través de la fotosíntesis se forman los compuestos orgánicos, utilizando CO2 como fuente de carbono. Los productores primarios en el océano son las algas unicelulares a la deriva (llamadas fitoplancton), las que sirven de alimento al zooplancton. Mg. ARRF 25 A su vez, ambos son el alimento de los organismos acuáticos superiores (necton y bentos). Así, el carbono se mueve continuamente desde la atmósfera hacia la cadena alimenticia, a través de la fotosíntesis, retornando a la atmósfera durante la respiración y oxidación de la materia orgánica muerta. Una pequeña parte de la materia orgánica se deposita en los sedimentos, junto con los carbonatos insolubles. Las principales reservas de carbono y los flujos del ciclo se presentan en la Tabla siguiente: TABLA 2.4: RESERVAS DE CARBONO Mg. ARRF 26 El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas. 27 TABLA 2.5: FLUJOS DE CARBONO Mg. ARRF 28 Mg. ARRF 29 CICLO DEL NITROGENO Ciclo del nitrógeno, proceso cíclico natural en el curso del cual el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar parte de los organismos vivos antes de regresar a la atmósfera. El nitrógeno, una parte esencial de los aminoácidos, es un elemento básico de la vida. Se encuentra en una proporción del 79% en la atmósfera, pero el nitrógeno gaseoso debe ser transformado en una forma químicamente utilizable antes de poder ser usado por los organismos vivos. Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en el que el nitrógeno gaseoso es transformado en amoníaco o nitratos. Mg. ARRF 30 El N2 atmosférico es transformado en N3 a través de la acción de microorganismos existentes tanto en el agua como en el suelo, en un proceso denominado fijación del nitrógeno. Existe una abundante comunidad de microorganismos capaces de fijar el N2, . En presencia de oxígeno, un amplio grupo de procariotas que habitan en el suelo y las aguas dulces y marinas, obtienen su energía oxidando el NH4 (amonio) a través del proceso de nitrificación, produciendo nitrito y nitrato. El nitrato también es asimilado fácilmente por las plantas que lo vuelven a reducir a N-3 Muchos microorganismos poseen la capacidad de reducir los óxidos de N en condiciones anóxicas, donde dichos compuestos sustituyen al O2 como aceptor terminal de electrones en la cadena respiratoria. Si la reducción continúa hasta la generación de gases de N2 y N2O, el proceso se denomina desnitrificación. Mg. ARRF 31 La energía aportada por los rayos solares y la radiación cósmica sirven para combinar el nitrógeno y el oxígeno gaseosos en nitratos, que son arrastrados a la superficie terrestre por las precipitaciones. La fijación biológica , responsable de la mayor parte del proceso de conversión del nitrógeno, se produce por la acción de bacterias libres fijadoras del nitrógeno, bacterias simbióticas que viven en las raíces de las plantas (sobre todo leguminosas y alisos), cianobacterias, ciertos líquenes y epifitas de los bosques tropicales. El nitrógeno fijado en forma de amoníaco y nitratos es absorbido directamente por las plantas e incorporado a sus tejidos en forma de proteínas vegetales. Después, el nitrógeno recorre la cadena alimentaria desde las plantas a los herbívoros, y de estos a los carnívoros . Mg. ARRF 32 Cuando las plantas y los animales mueren, los compuestos nitrogenados se descomponen produciendo amoníaco, un proceso llamado amonificación. Parte de este amoníaco es recuperado por las plantas; el resto se disuelve en el agua o permanece en el suelo, donde los microorganismos lo convierten en nitratos o nitritos en un proceso llamado nitrificación. Los nitratos pueden almacenarse en el humus en descomposición o desaparecer del suelo por lixiviación, siendo arrastrado a los arroyos y los lagos. Otra posibilidad es convertirse en nitrógeno mediante la desnitrificación y volver a la atmósfera. Además de estos procesos biológicos, el nitrógeno participa en reacciones químicas espontáneas que tienen lugar, principalmente, en la atmósfera. Aparte del N2O suministrado a la atmósfera por las reacciones de desnitrificación y la combustión de materia orgánica nitrogenada, otros óxidos se generan por oxidación directa del N2 a altas temperaturas (por ejemplo, debido a los relámpagos o durante la combustión de combustibles fósiles): Mg. ARRF 33 El N2O es el más estable de los óxidos de nitrógeno y logra llegar a la estratósfera. Allí, la alta radiación UV es capaz de fotolizar dicha molécula y alrededor del 95% se transforma en N2, mientras que el 5% pasa a NO. Este proceso ocurre a alturas superiores a 20 km. y las principales reacciones se pueden sintetizar: El NO estratosférico es importante, ya que cataliza la descomposición del ozono en la alta estratósfera. Mg. ARRF 34 La interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno puede, no obstante, hacer que haya menos nitrógeno en el ciclo, o que se produzca una sobrecarga en el sistema. Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de bosques han causado un descenso del contenido de nitrógeno en el suelo (algunas de las pérdidas en los territorios agrícolas sólo pueden restituirse por medio de fertilizantes nitrogenados artificiales, que suponen un gran gasto energético). Por otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de cultivo demasiado fertilizadas, la tala indiscriminada de bosques, los residuos animales y las aguas residuales han añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos, produciendo un descenso en la calidad del agua y estimulando un crecimiento excesivo de las algas. Además, el dióxido de nitrógeno vertido en la atmósfera por los escapes de los automóviles y las centrales térmicas se descompone y reacciona con otros contaminantes atmosféricos dando origen al smog fotoquímico. Mg. ARRF 35 Finalmente, los óxidos gaseosos de nitrógeno, llamados comúnmente NOX, sufren oxidación a nitrato, el cual es absorbido por el agua y cae a la superficie con la lluvia, reduciendo su pH. Las principales reservas y flujos del ciclo de nitrógeno se muestran en las Tablas siguientes: TABLA 2.6: RESERVAS DE NITRÓGENO Mg. ARRF 36 TABLA 2.7: FLUJOS DE NITRÓGENO Mg. ARRF 37 Mg. ARRF 38 CICLO DEL FOSFORO Ciclo del fósforo, circulación a través de los ecosistemas, del fósforo, un elemento esencial para la célula, ya que forma parte de los ácidos nucleicos, de moléculas que almacenan energía química como el ATP, y de moléculas como los fosfolípidos que forman las membranas celulares. El fósforo se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de rocas fosfáticas y apatito. A partir de estas rocas, y debido a procesos de meteorización, el fósforo se transforma en ion fosfato y queda disponible para que pueda ser absorbido por los vegetales. A partir de las plantas, el fósforo pasa a los animales, volviendo de nuevo al medio tras la muerte de éstos y de los vegetales, así como por la eliminación continua de fosfatos en los excrementos. Mg. ARRF 39 Un caso especial lo constituyen los excrementos de las aves, que en zonas donde son particularmente abundantes forman auténticos “yacimientos” de fósforo, conocidos como guano. El fósforo proveniente de las rocas puede ser también arrastrado por las aguas, llegando a los océanos. Parte de este fósforo puede sedimentar en el fondo del mar formando grandes acúmulos que, en muchos casos, constituyen reservas que resultan inaccesibles, ya que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar estas sales de fósforo, generalmente gracias a movimientos orogénicos. Pero no todo el fósforo que es arrastrado hasta el mar queda inmovilizado, ya que parte es absorbido por el fitoplancton, pasando a través de la cadena alimentaria hasta los peces, que posteriormente son ingeridos por los seres humanos o constituyen la fuente de alimento de numerosas aves. Mg. ARRF 40 Los compuestos de fósforo presentan, en general, baja solubilidad y volatilidad. La mayor reserva de fósforo se encuentra en las rocas y otros depósitos formados durante millones de años de evolución geológica. Dichos depósitos se han ido erosionando en forma gradual, liberando compuestos de fósforo, principalmente ortofosfatos (PO4-3), hacia los ecosistemas. Una gran fracción de estos flujos de fosfato es lixiviada al mar, donde eventualmente se deposita en los sedimentos. Entre los compuestos inorgánicos típicos se encuentran: Ca3 (PO4 )2 , Al PO4 , Fe PO4 . Las reservas y flujos de fósforo en la naturaleza se presentan en las Tablas siguientes: TABLA 2.8: RESERVAS DE FÓSFORO Mg. ARRF 41 TABLA 2.9: FLUJOS DE FÓSFORO En los lagos, los niveles de nitrato y de fosfato son bajos, constituyéndose en los nutrientes limitantes para el crecimiento de las algas fotosintéticas. Se requiere 1 átomo de fósforo por cada 12-20 átomos de nitrógeno, para sostener una actividad biológica balanceada. Las fuentes antrópicas de P provienen de los vertidos de efluentes domésticos e industriales. En particular, los altos consumos de detergentes fosfatados pueden generar eutrofización en aquellos cuerpos de agua donde el fósforo es el reactivo limitante. Mg. ARRF 42 Mg. ARRF 43 CICLO DEL AZUFRE Ciclo del azufre, circuito que recorre el azufre a través de los ecosistemas, desde el medio físico a los organismos y de éstos, de nuevo, al medio natural. El azufre del planeta se encuentra en forma de minerales, tanto de sulfato (sobre todo yeso y sulfato cálcico) como de sulfuro (especialmente pirita y sulfuro de hierro); sin embargo, el principal reservorio de azufre de la biosfera lo constituye el mar (en forma de sulfato inorgánico). El sulfato puede ser metabolizado por las plantas superiores y por microorganismos, en lo que se denomina reducción asimiladora de los sulfatos. Bacterias, levaduras, hongos y algas son capaces de utilizar los sulfatos como fuente de azufre, y producir sulfuro de hidrógeno (H2S). Las bacterias reductoras de sulfato realizan esta transformación en un medio anaerobio. En los lugares donde ocurre este proceso aparecen sedimentos y fangos de color negro, debido al sulfuro de hidrógeno, que les confiere ese color. 44 Las plantas superiores absorben sulfatos por las raíces, incorporándolos directamente en los compuestos orgánicos o manteniéndolo en forma libre como ión, interviniendo en la regulación osmótica celular. Las plantas también pueden oxidar y reducir los sulfatos para incorporar el azufre a otros compuestos orgánicos (aminoácidos como la cisteína o la metionina). Así mismo, las plantas superiores absorben por las hojas el SO2 atmosférico que proviene de las emisiones, de origen antrópico, de óxidos de azufre procedentes de procesos de combustión y, en menor medida, de procesos naturales a través de la emisión de diversos gases sulfurados por volcanes, géiseres y fumarolas. Por otra parte, la reducción no asimiladora del sulfato es un proceso de transformación de éste a iones sulfuro, cuya finalidad es el suministro de energía a las células; es llevada a cabo por ciertas bacterias anaerobias, por ejemplo del género Desulfovibrio. Mg. ARRF 45 Los compuestos orgánicos generados (algunos esenciales para los animales como la metionina) pasan a los animales a través de la cadena alimentaria, ya que no pueden ser sintetizados por ellos mismos. Continuando el ciclo, los procesos de descomposición de animales y plantas por parte de los microorganismos generan sulfuro de hidrógeno. Éste puede ser oxidado por bacterias oxidadoras de sulfuro, catalizando su oxidación a azufre elemental, inorgánico, tanto en medios aerobios como anaerobios. Pero también el sulfuro puede ser transformado por la acción microbiana en dimetilsulfuro, que se difunde a la atmósfera. Por último, la oxidación de azufre elemental también puede ser realizada por bacterias oxidadoras del azufre, sobre todo del género Thiobacillus, originando iones sulfato e hidrógeno, cerrando así el ciclo. Mg. ARRF 46 La fase sedimentaria del ciclo, correspondiente a la precipitación del azufre, puede producirse bajo condiciones anaerobias y en presencia de hierro, a partir de sulfuro de hidrógeno, produciéndose una acumulación lenta y continua en los sedimentos profundos, originando sulfuros metálicos y carbones. El azufre también puede precipitar bajo condiciones aerobias pasando a formar parte de las denominadas rocas salinas o evaporitas, en forma de sulfato sódico. El principal compuesto de azufre en la atmósfera es el SO2 , proveniente de fuentes naturales y antrópicas. El dióxido de azufre es generado naturalmente durante las erupciones volcánicas y durante la combustión espontánea de biomasa forestal. Las principales fuentes antrópicas son los procesos de combustión de combustibles fósiles y la refinación de minerales sulfurados. Ello constituye un flujo que permite reciclar el azufre desde las profundidades de la tierra a la atmósfera y su eventual depositación como sulfato. Mg. ARRF 47 TABLA 2.10: RESERVAS DE AZUFRE TABLA 2.11: FLUJO DE AZUFRE Mg. ARRF 48 Mg. ARRF 49 19 de abril Día Mundial de la Bicicleta 22 de abril “día de la tierra” 25 de abril “día mundial de la vida sin ruido” Mg. ARRF 50