ECOLOG

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ECOLOGÍA

• Trabajo Practico de Química.
• Ciclo del Nitrógeno.
• Alumnos
• Aranda Gonzalo.
• Morel Mariela.
• Comisión n 48
• Turno noche
• Carrera Ingenieria en Sistemas-FRLP-UTN.

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Ciclo del nitrógeno.

• 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. 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 (Fijación
  de nitrógeno), 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), algas verdeazuladas, ciertos líquenes y
  epifitas de los bosques tropicales.

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• 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 ( Red
  trófica). 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.
• En los sistemas naturales, el nitrógeno
  que se pierde por desnitrificación, lixiviación,
  erosión y procesos similares es reemplazado por
  el proceso de fijación y otras fuentes de
  nitrógeno. 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).

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• 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.
• El nitrógeno es un elemento vital para los
  seres vivos, que requieren cantidades
  considerables de dicho elemento para la
  biosíntesis de sus proteínas y ácidos nucleicos.
  A pesar de que casi cuatro quintas partes de la
  atmósfera están constituidas por nitrógeno
  atmosférico, muy pocos organismos pueden
  utilizarlo directamente. Entre ellos se
  encuentran algunas bacterias que viven en
  simbiosis en los nódulos radiculares de las
  leguminosas. Por ello, buena parte del nitrógeno
  orgánico fluye a través de las cadenas tróficas,
  a partir de los nitratos asimilados por las
  plantas, tal como muestra el esquema del ciclo
  biogeoquímico de este elemento.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• El nitrógeno tiene una gran importancia
  ecológica, tanto desde el punto lo de vista
  teórico como aplicado, puesto que muchas veces es
  el principal factor limitante de la producción
  primaria. En un ecosistema forestal las
  principales entradas son, tal como muestra el
  dibujo, las precipitaciones, la fijación y el
  impacto de aerosoles, Y las principales salidas
  la desnitrificación Y la exportación hidrológica
  (lavado), aunque la mineralización y la
  compartimentación también suelen tener papel
  relevante.(Figura 1)

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• Nitrógeno
• De símbolo N, es un elemento gaseoso que
  compone la mayor parte de la atmósfera
  terrestre. Su número atómico es 7 y pertenece al
  grupo 15 (o VA) de la tabla periódica.
  Propiedades El nitrógeno es un gas no tóxico,
  incoloro, inodoro e insípido. Puede condensarse
  en forma de un líquido incoloro que, a su vez,
  puede comprimirse como un sólido cristalino e
  incoloro. Su masa atómica es 14,007.
• Se obtiene de la atmósfera haciendo pasar
  aire por cobre o hierro calientes el oxígeno se
  separa del aire dejando el nitrógeno mezclado con
  gases inertes. El nitrógeno puro se obtiene por
  destilación fraccionada del aire líquido. Al
  tener el nitrógeno líquido un punto de ebullición
  más bajo que el oxígeno líquido, el nitrógeno se
  destila antes, lo que permite separarlos. Aminoác
  idos
• importante clase de compuestos orgánicos que
  contienen un grupo amino (NH2) y un grupo
  carboxilo (COOH). Veinte de estos compuestos son
  los constituyentes de las proteínas. Se los
  conoce como alfaaminoácidos (á-aminoácidos) y son
  los siguientes alanina, arginina, asparagina,
  ácido aspártico, cisteína, ácido glutámico,
  glutamina, glicina, histidina, y otros.

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• Cuando una célula viva sintetiza
  proteínas, el grupo carboxilo de un aminoácido
  reacciona con el grupo amino de otro, formando un
  enlace peptídico. El grupo carboxilo del segundo
  aminoácido reacciona de modo similar con el grupo
  amino del tercero, y así sucesivamente hasta
  formar una larga cadena. Esta molécula en cadena,
  que puede contener de 50 a varios cientos de
  aminoácidos, se denomina polipéptido. Una
  proteína puede estar formada por una sola cadena
  o por varias de ellas unidas por enlaces
  moleculares débiles. Cada proteína se forma
  siguiendo las instrucciones contenidas en el
  ácido nucleico, el material genético de la
  célula.
• Red trófica
• La red trófica está dividida en dos
  grandes categorías la red de pastoreo, que se
  inicia con las plantas verdes, algas o plancton
  que realiza la fotosíntesis, y la red de detritos
  que comienza con los detritos orgánicos. Estas
  redes están formadas por cadenas alimentarias
  independientes. En la red de pastoreo, los
  materiales pasan desde las plantas a los
  consumidores primarios (herbívoros) y de éstos a
  los consumidores secundarios (carnívoros). En la
  red de detritos, los materiales pasan desde las
  plantas y sustancias animales a las bacterias y a
  los hongos (descomponedores), y de éstos a los
  que se alimentan de detritos (detritívoros) y de
  ellos a sus depredadores (carnívoros).

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• Nivel trófico
• La red trófica se puede contemplar no sólo
  como un entramado de cadenas sino también como un
  conjunto de niveles tróficos (nutricionales). Las
  plantas verdes, que son las primeras productoras
  de alimentos, pertenecen al primer nivel trófico.
  Los herbívoros, que son los consumidores de
  plantas verdes, corresponden al segundo nivel
  trófico. Los carnívoros, que son depredadores que
  se alimentan de los herbívoros, pertenecen al
  tercero. Los omnívoros, que son consumidores
  tanto de plantas como de animales, se integran en
  el segundo y tercero. Los carnívoros secundarios,
  que son superdepredadores que se alimentan de
  depredadores, pertenecen al cuarto nivel trófico.
  Según los niveles tróficos se elevan, el número
  de depredadores es menor y son más grandes,
  feroces y ágiles. En el segundo y tercer nivel,
  los que descomponen los materiales disponibles
  actúan como herbívoros o carnívoros dependiendo
  de si su alimento es vegetal o animal. (Pirámide
  trófica.)
• Microorganismo
• Ser vivo que sólo se puede observar
  utilizando microscopios ópticos o electrónicos.
• Los microorganismos se clasifican en tres
  de los cinco reinos. Las bacterias y
  cianobacterias (o algas verdeazuladas) pertenecen
  al reino Móneras. Son organismos con células
  procarióticas y presentan una gran variedad de
  formas de vida. Hay bacterias fotosintéticas,
  quimiosintéticas y heterótrofas.

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• Fertilizante o Abono, sustancia o mezcla
  química natural o sintética utilizada para
  enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento
  vegetal. Las plantas no necesitan compuestos
  complejos, del tipo de las vitaminas o los
  aminoácidos, esenciales en la nutrición humana,
  pues sintetizan todos los que precisan. Sólo
  exigen una docena de elementos químicos, que
  deben presentarse en una forma que la planta
  pueda absorber. Dentro de esta limitación, el
  nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con
  igual eficacia en forma de urea, nitratos,
  compuestos de amonio o amoníaco puro.
• Los suelos vírgenes suelen contener
  cantidades adecuadas de todos los elementos
  necesarios para la correcta nutrición de las
  plantas. Pero cuando una especie determinada se
  cultiva año tras año en un mismo lugar, el suelo
  puede agotarse y ser deficitario en uno o varios
  nutrientes. En tal caso, es preciso reponerlos en
  forma de fertilizantes. La aplicación de
  fertilizantes adecuados estimula el crecimiento
  de las plantas.
• Nitrificación
• La conversión de amonio (NH3) a nitrato
  (NO3-) se llama nitrificación. Es realizado en
  dos pasos por diferentes bacterias. Primero las
  bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus
  convierten el amonio
• en nitrito (NO2-). Luego otra bacteria del
  suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato.
• La nitrificación les entrega energía a las
  bacterias.

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• Asimilación
• La asimilación ocurre cuando las plantas
  absorben a través de sus raíces nitrato (NO3-) o
  amonio (NH3) la cual fue formada por la fijación
  de nitrógeno o por la nitrificación. Luego estas
  moléculas son incorporadas a proteínas de
  plantas y ácidos nucleicos. Cuando los animales
  consumen tejidos de plantas también asimilan
  nitrógeno y lo convierten en compuestos animales.
  
• Amonificación
• La amonificación comienza cuando organismos
  producen desechos que contienen nitrógeno como la
  urea (en la orina) y ácido úrico (en los desechos
  de las aves). Estas sustancias, además de
  compuestos con nitrógeno liberados en organismos
  muertos, son descompuestas por bacterias en el
  suelo y el agua liberando el nitrógeno al medio
  bajo la forma de amonio (NH3). El amonio así
  producido de nuevo ingresa al ciclo de nitrógeno.
  
• Desnitrificación
• La reducción de nitrato (NO3-) a nitrógeno
  gaseoso (N2) se llama denitrificación. Bacterias
  de denitrificación revierten la acción de las
  bacterias fijadoras de nitrógeno y nitrificantes,
  retornando el nitrógeno a la atmósfera como
  nitrógeno gaseoso. Las bacterias denitrificadoras
  son anaeróbicas, lo que significa que prefieren
  vivir y crecer donde hay nada o poco de oxígeno,
  por ejemplo profundamente en el suelo cerca de la
  tabla de agua donde no hay oxígeno.

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(No Transcript)
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• Smog mezcla de niebla con partículas de
  humo, formada cuando el grado de humedad en la
  atmósfera es alto y el aire está tan quieto que
  el humo se acumula cerca de su fuente. El smog
  reduce la visibilidad natural y, a menudo, irrita
  los ojos y el aparato respiratorio. En zonas
  urbanas muy pobladas, la tasa de mortalidad suele
  aumentar de forma considerable durante periodos
  prolongados de smog, en particular cuando un
  proceso de inversión térmica crea una cubierta
  sobre la ciudad que no permite su disipación. El
  smog se produce con más frecuencia en ciudades
  con costa o cercanas a ella, por ejemplo en Los
  Ángeles o Tokyo, donde constituye un problema muy
  grave, pero también en grandes urbes situadas en
  amplios valles, como la ciudad de México.
• La prevención del smog requiere el
  control de las emisiones de humo de las calderas
  y hornos, la reducción de los humos de las
  industrias metálicas o de otro tipo y el control
  de las emisiones nocivas de los vehículos y las
  incineradoras. Los motores de combustión interna
  son considerados los mayores contribuyentes al
  problema del smog, ya que emiten grandes
  cantidades de contaminantes, en especial
  hidrocarburos no quemados y óxidos de nitrógeno.
  El número de componentes indeseables del smog es
  considerable, y sus proporciones son muy
  variables. Incluyen ozono, dióxido de azufre,
  cianuro de hidrógeno, hidrocarburos y los
  productos derivados de estos últimos por
  oxidación parcial. El combustible obtenido por
  fraccionado de carbón y petróleo produce dióxido
  de azufre, que se oxida con el oxígeno
  atmosférico formando trióxido de azufre (SO3).
  Éste se hidrata, a su vez, con el vapor de agua
  de la atmósfera para formar ácido sulfúrico
  (H2SO4).

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Datos adjuntos.

• Fragmento de Abonos nitrogenados abuso de
  una cosa buena.
• La aportación de grandes cantidades de
  nitrógeno reactivo a los suelos y a las aguas
  tiene muchas consecuencias nocivas para el medio
  ambiente, problemas que van desde los sanitarios
  de determinadas regiones hasta cambios que
  afectan a todo el planeta y se extienden, en
  sentido muy literal, desde las profundidades de
  la Tierra hasta las alturas estratosféricas. Los
  grandes niveles de nitratos pueden originar
  metahemoglobinemia, una afección infantil mortal,
  también conocida como la enfermedad de los niños
  azules se les ha relacionado también
  epidemiológicamente con algunos cánceres. La
  lixiviación de los nitratos, que son muy solubles
  y pueden contaminar severamente tanto los suelos
  como las aguas superficiales de las zonas donde
  se abone intensamente, es un asunto que viene
  perturbando las regiones agrícolas desde hace más
  de treinta años. El agua de los pozos del
  cinturón del maíz americano y las aguas
  subterráneas de muchas partes de Europa
  occidental presentan una peligrosa acumulación de
  nitratos. Concentraciones que exceden con mucho
  los límites legalmente autorizados aparecen no
  sólo en los arroyuelos que drenan las áreas de
  cultivo, sino también en ríos principales, como
  el Mississippi o el Rin.

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• El nitrógeno que termina llegando a las
  lagunas, los lagos y las bahías oceánicas suele
  causar eutrofización, es decir, la abundancia en
  las aguas de un nutriente cuya concentración
  previa era escasa. El resultado es que las algas
  y las cianobacterias encuentran pocas
  restricciones para crecer su posterior
  descomposición priva de oxígeno a otras criaturas
  y produce la reducción (o la eliminación) de
  determinadas especies de peces y crustáceos. La
  eutrofización constituye una plaga de las zonas
  sobrecargadas de nitrógeno, como son el brazo de
  mar de Long Island en el estado de Nueva York, la
  bahía de San Francisco en California o enormes
  zonas del mar Báltico. La escorrentía superficial
  de fertilizantes que escapan de los campos de
  Queensland amenaza con un crecimiento excesivo de
  algas en algunas partes de la Gran Barrera de
  arrecife australiana.
• Mientras que los problemas de
  eutrofización se deben a las grandes distancias
  que pueden recorrer los nitratos disueltos, la
  persistencia en el suelo de productos
  nitrogenados provoca también problemas, pues
  contribuye a la acidificación de muchos suelos
  cultivables, junto con los compuestos azufrados
  que se forman durante los procesos de combustión
  y después precipitan desde la atmósfera. Si no se
  contrarresta esta tendencia mediante la
  aportación de cal, la acidificación excesiva
  puede originar un aumento de la pérdida de
  oligonutrientes y la liberación hacia los
  acuíferos de los metales pesados del suelo.

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• El exceso de fertilizantes no sólo
  perjudica al suelo y al agua, puesto que el uso
  creciente de abonos nitrogenados ha contribuido
  también a enviar más óxido nitroso a la
  atmósfera. Las concentraciones de este gas,
  generadas por la acción de las bacterias sobre
  los nitratos del suelo, son todavía relativamente
  bajas, pero se trata de un producto que
  interviene en dos procesos preocupantes. La
  reacción del óxido nitroso con el oxígeno
  excitado contribuye a la destrucción del ozono de
  la estratosfera (donde estas moléculas sirven de
  pantalla reflectora frente a los peligrosos rayos
  ultravioleta), mientras que más abajo, en la
  troposfera, promueve el calentamiento excesivo
  producido por el efecto invernadero. La vida
  media del óxido nitroso atmosférico es superior a
  un siglo, al tiempo que sus moléculas absorben la
  radiación unas doscientas veces mejor que las de
  dióxido de carbono.
• Todavía hay más perturbaciones
  atmosféricas debidas a la liberación de óxido
  nítrico por las bacterias que actúan sobre el
  nitrógeno de los abonos. El óxido nítrico
  (producido en cantidades todavía mayores en los
  procesos de combustión) reacciona con otros
  agentes contaminantes en presencia de la luz
  solar y produce una neblina o smog fotoquímico.
  Aunque la deposición de productos nitrogenados
  procedentes de la atmósfera pudiera tener efectos
  fertilizantes beneficiosos en algunos bosques y
  praderas, dosis mayores podrían sobrecargar los
  ecosistemas sensibles.

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• Cuando se empezó a sacar partido de los
  abonos nitrogenados sintéticos no pudo preverse
  ninguno de estos ultrajes al medio ambiente. Más
  sorprendente resulta que estas perturbaciones
  reciban muy poca atención incluso en la
  actualidad, sobre todo comparada con la que se
  dedica al aumento del dióxido de carbono en la
  atmósfera. A pesar de todo, la introducción de
  nitrógeno reactivo a esta escala significa otro
  inmenso y peligroso experimento geoquímico, igual
  que la liberación de dióxido de carbono
  procedente de los combustibles fósiles.
• Fuente Smil, Vaclav. Abonos nitrogenados.
  Investigación y Ciencia. Septiembre, 1997.
  Barcelona. Prensa Científica.
• Bibliografia consultada Encarta 2000, Libros
  de biologia y ecologia
• Internet.