CICLOS BIOGEOQUIMICOS Cuidarlos es Preservarlos
Azufre & Fosforo RIF: V 210875081 1
Ciclo del Azufre y del Fosforo
Colaboradoras: Mayeli Medina, Nolyagcira Lara Redacci贸n: Nolyaimy Lara 2
Índice Contenido: Los ciclos biogeoquímicos , dos de sus componentes: Azufre, características y aplicación---------------Pág.6,7 Ciclo Biogeoquímico del azufre---------------------- Pág. 8,12 Fosforo y el fosforo en el mundo vivo---------------Pág.13 Contenido de fosfato de organismos---------------Pág.13,14 Ciclo global del fosforo-------------------------------Pág.16,20 Origen del fosforo-------------------------------------Pág. 21 Importancia del fosforo------------------------------Pág. 22,25 Conclusión----------------------------------------------Pág. 26
3
Directorio: Jefe de informaci贸n: Mar铆a fernandez Colaboradoras: Medina Mayeli y Nolyagcira Lara Redaccion: Nolyaimy Lara Editada por: Ecology C.A
4
Editorial: Es importante precisar que lo ciclos biogeoquímicos son de gran importancia para la vida ya que cada uno constituye diversas partes que intervienen para el desarrollo de la misma. Se denomina ciclo biogeoquimicos al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición, este caso se puede evidenciar que el azufre presenta un ciclo que pasa entre el aire y los sedimentos mientras que el fosforo fundamental para todas las formas de vida en la tierra. 5
Azufre Es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S (del latín sulphur). Es un no metal abundante con un olor característico. El azufre se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas. Es un elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y, por consiguiente, también para las proteínas. Características: Tiene un color amarillento fuerte, amarronado o anaranjado y arde con llama de color azul, desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. Es multivalente, y son comunes los estados de oxidación -2, +2, +4 y +6. Sin embargo, si se calienta, el color se torna marrón algo rojizo, y se incrementa la viscosidad.
6
Aplicaciones El azufre se usa en multitud de procesos industriales como: En producción de acido sulfúrico para bacterias. En la fabricación de pólvora. En el vulcanizado de caucho. Se usa como fungicida. Manufactura
de
fosfato
fertilizantes. Los sulfitos se usan para bloquear el papel y en cerillas. El amonio se usa como fijador en la industria fotográfica. El sulfato de magnesio se utiliza como laxante también
como
y exfoliante, suplemento
alimenticio para las plantas.
7
Ciclo Biogeoquimicos del Azufre
El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales.
Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas. El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre (SO2), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica. Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida. 8
El azufre presenta un ciclo que pasa entre el aire y los sedimentos, siendo que existe un gran depósito en la corteza terrestre y en los sedimentos y un depósito menor en la atmósfera. El
azufre
es
un
elemento
relativamente abundante en la corteza terrestre, ocurriendo principalmente en la forma de sulfatos solubles. Gran parte de los reservorios de azugre inerte está en rocas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos y combustibles fósiles. Las actividades del hombre han movilizado parte de estos reservorios inertes, obteniendo de esta forma desagradables consecuencias como la polución.
9
El azufre puede ser encontrado también en diversos estados de oxidación
en
orgánicos
e
los
compuestos
inorgánicos.
Los
catalizan
la
microorganismos
oxidación y reducción de las diferentes
formas
de
azufre,
estableciendo de este modo un ciclo. El azufre es un componente esencial del sistema de vida, estando contenido en diversos aminoácidos en la forma de grupo sulfidrilo (SH), además de ser un componente esencial de varias co-enzimas. En resumen se puede afirmar que el ciclo del azufre ocurre en la siguiente secuencia: Como el azufre en su forma elemental no puede ser utilizado por organismos superiores, para que su asimilación se torne posible
es
necesario
que
microorganismos oxiden la sulfa elemental en sulfatos.
10
En este proceso pueden participar bacterias fotopigmentadas de los géneros Chlorobium y Pelodityon. Sin embargo, las más activas en este proceso son las fotopigmentadas en especial las del género Thiobacillus, que pueden general ácido sulfúrico durante el proceso. El sulfato generado puede ser asimilado vegetales,
directamente algas
y
por diversos
organismos heterotróficos siendo incorporados
en
aminoácidos
sulfurados. El mismo sulfato también puede ser desasimilado formando H2S. La etapa en la cual participan las bacterias del género Desulfovibrio se llama Reducción Desasimilativa del Sulfato.
11
Las bacterias reductoras del sulfato, utilizan este ion que son reducidos a sulfato de hidrógeno (H2S). Su papel en el ciclo del azufre puede ser comparado al papel de las bacterias reductoras de nitrato en el ciclo del nitrógeno. Además
de
las
bacterias
Desulfovibrio,
otras
bacterias
anaeróbicas
restringidas
y
morfológicamente diversificadas participan del proceso, siendo Desulfomaculum y Desulfobulbus, las más conocidas. El gas sulfhídrico resultante de la reducción de los sulfatos y de la descomposición de aminoácidos es oxidado en azufre elemental. Esta reacción es típica de ciertas bacterias oxidantes del azufre no fotopigmentadas, como Beggiatoa, 12
Thiothixis, Thiobacillus.
Thioploca
e
Fosforo El fósforo es un elemento químico perteneciente a los no metálicos, cuyo símbolo es la letra “P”. Es un elemento sólido que se puede presentar en tres formas: blanco, rojo y negro.Es insoluble en agua y alcohol pero puede ser disuelto en disulfuro de carbono.
El fosforo en el mundo vivo El fósforo (P) es un elemento fundamental para todas las formas de vida en la tierra, y forma parte tanto de los procesos metabólicos como de los esqueletos. Es un elemento estructural en el ADN, en el ARN y en muchas enzimas (por ejemplo ATP, ADP, AMP)..
13
Se puede decir, que los fosfolípidos participan en la construcción de las membranas de las células y en la médula de los huesos, los fosfágenos participan en la contracción de los músculos y el ácido fosfoglicérido contribuye a la fotosíntesis. Los huesos y dientes de vertebrados están constituidos por minerales de fósforo, y algunos invertebrados construyen sus conchillas con fosfato (P2O5), aunque estos organismos fueron más comunes en el pasado que en la actualidad, ya que la mayor parte se encuentran extintos. El cuerpo humano necesita unos 650 g de fósforo en promedio, mientras que algunos cultivos, bacterias y virus necesitan contenidos relativos.
14
Contenidos de Fosfato de organismos, suelos y sedimentos en % de P2O5 (%P * 2,2914 = % P2O5). De Trappe (1998 y trabajos citados allí) El fósforo es el elemento número 11 en abundancia en la corteza terrestre, con un promedio de 0,01 %. Se encuentra principalmente en la materia orgánica dispersa, en los sedimentos y rocas sedimentarias, y como el mineral apatito de las rocas magmáticas. El contenido de fósforo de la mayoría de las rocas sedimentarias es más alto que en el promedio de la corteza. El papel fundamental que juega el fósforo en todos los organismos vivos y su relativa escasez hacen que se constituya biolimitante,
en
un
regulador
elemento de
la
producción biológica que puede desarrollarse en ambiente. 15
El ciclo global del fósforo y los flujos de fósforo El fósforo, como todos los elementos que constituyen la corteza, es permanentemente reciclado, es decir se mueve de un lugar (o reservorio) a otro, en forma de un flujo más o menos continuo. Para comprender el desarrollo de los
sistemas
sedimentarios
fosfáticos resulta fundamental definir los mayores reservorios y flujos de fósforo en la biosfera. Es importante tener en cuenta que estos son modelos generales que ignoran estacionales
las y
variaciones los
efectos
climáticos y que los flujos pueden haber variado mucho a lo largo de la historia del planeta. 16
Descarga de fósforo en los océanos actuales en 106 t/año (de Baturin, 1982): Los mayores reservorios de fósforo en el ciclo natural de este elemento son los océanos profundos, los sedimentos marinos someros y los suelos. Los mayores flujos tienen lugar entre la superficie del océano y la biota oceánica, y entre los suelos y la biota terrestre. En estas "biocuplas" se recicla prácticamente el 90% del fósforo móvil. Como el fósforo es un elemento biófilo, tiene tiempos de residencia relativamente breves en los ambientes con gran bio-producción.
17
Se puede decir que se entiende por tiempo de residencia el tiempo promedio que una molécula de P permanece
en
un
determinado
reservorio, valor que se obtiene dividiendo el volumen del reservorio por el flujo anual. Por ejemplo 0,75 años en las aguas costeras, 8,8 años en la superficie del océano y 39 años en los suelos orgánicos. Estos tiempos se incrementan a valores de 11.000 años en los sedimentos marinos someros, en los cuales existen las tasas máximas de enterramiento. El vulcanismo produce la "recarga" de fósforo al ciclo superficial, compensando la salida que se produce por el enterramiento de sedimentos con fosfatos. Cuando estos sedimentos ingresan en una zona de subducción y se funden, el fosfato regresa a la superficie en forma de gases volcánicos. 18
Debido al fenómeno de biocupula, el contenido de fósforo libre en la superficie del océano es bajo, ya que los organismos consumen grandes cantidades de fósforo. Por lo contrario, las aguas profundas son ricas en fósforo, porque la materia orgánica que cae al fondo como producto de la muerte de los organismos supera el consumo en ese lugar.
En
ciertos
casos,
la
estratificación térmica o salina de las aguas impide la mezcla con las aguas superficiales y por lo tanto permite el almacenamiento de P. Las zonas de surgencia son los puntos en los cuales las aguas profundas del océano llegan a la superficie, principalmente a lo largo de las costas occidentales de los continentes en latitudes bajas (por la circulación 19
oceánica). También puede existir una surgencia dinámica debido a intensas corrientes
producidas
por
la
En las zonas de surgencia la elevada cantidad de nutrientes produce gran actividad biológica y por lo tanto gran cantidad de materia orgánica que se hunde allí. Si el agua está estratificada se produce anoxia en el fondo por la consumición del O, que no se renueva por mezcla con aguas superficiales. Los sedimentos de fondo se enriquecen en P. El agua superficial también está enriquecida en P, con respecto al agua normal del océano, en un factor de 10 a 20. También se verifica, en general, que el contenido de P orgánico e inorgánico disuelto en el agua superficial
del
océano
se
incrementa en las zonas costeras y polares. La distribución de fosfatos en suelos es aún más variable. Puede 20
alcanzar valores de hasta un 20%, pero en la mayoría de los suelos hay
unas
pocas
unidades
Origen del fosforo El Fósforo, se encuentra en forma natural en las rocas y en el suelo terrestre, y es liberado al suelo por acción de la erosión. En la naturaleza la disponibilidad de fósforo
se
produce
descomposición
de
por rocas,
la que
contienen fosfatos, y mediante la erosión natural llegan a los suelos y a las aguas (ríos, lagos y mares). En las zonas de erupciones volcánicas, pasadas o presentes, los compuestos
de
fósforo
son
depositados por las cenizas. Por esta razón los suelos de origen volcánico son ricos en compuestos de fósforo. El Fósforo es introducido en el ciclo como ión fosfato (PO4-3). Los fosfatos son lavados durante la meteorización de la roca madre, quedando a 21
disposición de las plantas.
Importancia del fosforo El fósforo es un elemento esencial para los seres vivos, y los procesos de la fotosíntesis de las plantas, como otros procesos químicos de los seres vivos, los cuales no se pueden realizar sin ciertos compuestos en base a fósforo. En la naturaleza se encuentra formando parte de los minerales o de los componentes orgánicos de los tejidos vivos como huesos y dientes Sin la intervención del fósforo no es posible que un ser vivo pueda sobrevivir. El fósforo es un elemento que se puede encontrar en las estructuras del ADN de los organismos. El fósforo es uno de los elementos más importantes
para
los
sistemas
biológicos ya que forma parte de moléculas tan importantes como los ácidos nucleicos (AND,ARN), el ATP. 22
Hay grandes cantidades de fósforo contenido en el organismo, sobre todo en los ácidos nucleicos ARN y AND, y en la membrana en forma de fosfolípidos. La biosfera ofrece varias opciones de energía para el desarrollo y vida de organismos. Es ahí donde aparece el fósforo. Es necesario en la biosfera porque aunque no es un constituyente de las proteínas, éstas no pueden formarse sin él, ya que requieren del enlace de fosfato de alta energía en forma de ATP. Además este elemento tiene una gran importancia
ecológica
por
ser
probablemente el elemento limitante o regulador de la productividad de los ecosistemas. El fósforo es el principal factor limitante del crecimiento para los 23
ecosistemas.
El ciclo del fósforo incluye la captación de fósforo por parte de los organismos. El fósforo se encuentra en el medioambiente principalmente en las rocas. Sin embargo, la exposición natural a las condiciones del tiempo desintegra la roca y hace que el fósforo se encuentre disponible para los sistemas biológicos. Tras
la
residuos
descomposición biológicos,
de
puede
acumularse en grandes cantidades en suelos y sedimentos. Los humanos emplean el fósforo como fertilizante en las tierras de cultivo así como en los detergentes. Su uso excesivo puede conducir a la eutrofización. El ciclo del fósforo se efectúa únicamente entre la litosfera y la hidrosfera. 24
El fósforo es transferido a los
organismos
consumidores en forma orgánica y es devuelto al suelo por las excreciones de fosfatos animales y por la
acción
de
los
degradadores de detritus. El humus y las partículas del suelo fijan fosfatos, y el reciclamiento tiende a localizarse
en
los
ecosistemas. Sin embargo, el fósforo se infiltra en las aguas subterráneas gradualmente drenando de
los
ecosistemas
terrestres al mar; la erosión
severa
puede
acelerar este proceso. El fosfato que llega al océano gradualmente se sedimenta y se incorpora 25
en las rocas, y después de mucho tiempo vuelve a los
Conclusion Por último se puede decir que todos los ciclos biogeoquímicos desempeñan un papel muy importante en todo el medio que habitamos, haciendo énfasis en el del azufre y del fosforo que son al igual que los otro son de gran importancia, en esta primera edición de nuestra revista quisimos hablar a cerca de ellos ya que muchas veces desconocemos muchas cosas referente a los mismos. Es necesario destacar que todos y cada uno de los que habitamos en nuestro planeta debemos cuidar y preservar nuestros ciclos para que cada vez hayan más especies de vidas en nuestro globo terráqueo, dicho se debe precisar que todos los ciclos forman parte esencial para el desarrollo de las vidas en los ciclos biogeoquímicos intervienen, el ciclo del agua, el ciclo del carbono, el ciclo del oxígeno, el ciclo del nitrógeno, y el ciclo del azufre y el ciclo del fosforo entre otros.
26
Ciclo del azufre y ciclo del fosforo
Cuidarlos es preservarlos
27