Ecologia I 6ta Semana
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- Words: 1,167
- Pages: 53
5TA SEMANA: CICLOS BIOGEOQUIMICOS LUCHO SUAREZ
SISTEMA TERMODINAMICO • Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aisla para su estudio. Este <> se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, o de una manera ideal, cuando se trata de abordar un estudio teórico.
TIPOS DE SISTEMA • Sistema aislado, que es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno. • Sistema cerrado. Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardina. • Sistema abierto. Incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado.
CICLO • Ciclo se refiere a cualquier fenómeno periódico o cuasiperiódico, en que transcurrido un cierto tiempo el estado del sistema o algunas magnitudes del mismo vuelven a una configuración anterior. • Ciclo de la vida • Ciclo hidrologico • Ciclo celular
1ra Ley de la termodinámica • Ciclo hidrológico: energía potencial y cinética
CICLO BIOGEOQUIMICO • Movimiento de cantidades masivas de nutrientes (carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, sulfuro, fósforo y otros elementos) entre los componentes vivientes y no vivientes del ambiente (atmósfera, suelo y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición.
(Andreae et al 2004)
ESCALA TEMPORAL Y ESPACIAL
CICLO DE CARBONO • El carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. • Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.
http://www.ciclodelcarbono.com
VARIACION HISTORICA DE C
Vostok (Antarctica): 4 ciclos glaciales
(Petit et al., 1999)
Variación histórica de la concentración de CO2 y CH4. Notar el ascenso notorio de los últimos años.
IPCC, 2007
• Intercambio de C entre los diversos componentes del sistema terrestre. En Gt C por año
ALMACENAMIENTO DE C Diversas opciones para modificar el ciclado de C
ASPECTOS A CONSIDERAR (1) •
Linea de base
•
Adicionalidad: las actividades del proyecto deben de llevar a beneficios en la fijacion de C que son adicionales a un escenario habitual (“business-as-usual”)
•
Escape: es la no-anticipada perdida o ganancia en beneficios de C fuera de los limites del proyecto como resultado de las actividades del proyecto. – Cambios de actividad (escape primario): ocurre cuando la actividad causante de la perdida de carbono en la area del proyecto se desplaza fuera de los limites del proyecto. Ejem.: la deforestacion puede mudar – Efectos en el mercado (escape secundario): cuando las actividades del proyecto cambian el equilibrio de demanda y suministro. Ejem.: plantaciones pueden disminuir el precio de la madera y aumentar su consumo, deforestacion en algun otro lugar.
ASPECTOS A CONSIDERAR (2) • •
Permanencia Medicion y monitoreo: Usar referencias solidas y validadas – – – –
• •
Area con limites definidos Facil de estratificar Muestreo eficiente Eleccion de areas a medir
Aun en negociaciones en COP Tambien “pago por servicios ambientales”
ECUACION ALOMETRICA •
Para bosques tropicales
El método basado en el almacenamiento promedio Este método consiste en promediar la cantidad de carbono guardado en un sitio durante un largo periodo de tiempo, acorde a la siguiente ecuación:
Donde t es tiempo, n es la duración del ciclo del proyecto (años), y las medidas se expresan en la unidad [tC ha-1].
Atmospheric Distribution of Dust
Fertilization of the Ocean by Iron Models of dust mobilisation and atmospheric transport are coupled with models of the ocean biogeochemistry and of the carbon cycle.
Ocean primary Production
CICLO DE NITROGENO • Toman de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación • Luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación. Autotrofos. • Fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2 • Desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera
CICLO DE NITROGENO • Fijación abiótica. Como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico. • Fijación biológica. La realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos: Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, bacterias simbióticas de algunas plantas (Rhizobium) y cianobacterias de vida libre o simbiótica (en el mar principalmente).
En http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/s.htm
VARIACION HISTORICA DEL N2O
VARIACION ESTACIONAL DE NO • (Varella et al., 2004)
CICLO DE NITROGENO • http://www.initrogen.org/ Ni tanto ni muy poco
N del comercio internacional • • • • • •
A) Fertilizantes (31 Tg N) B) Granos (12 Tg N) C) Carne (0.8 Tg N) Datos para 2004. En miles de Tons
DEPOSICION DE N (mg N/m2/yr) Estimacion de N depositado a partir de emisiones de N global total (NOy y NHx).
1860
1993
DEPOSICION DE N (mg N/ha/yr) Estimacion de N depositado a partir de emisiones de N global total (NOy y NHx), totalizando 105 Tg N y−1.
CICLO DEL AZUFRE • Plantas acuáticas • Lluvias acidas • Formación de nubes
En http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/s.htm
CAMBIOS EN EL CICLO DE S Aerosoles de sulfatos depositados en el hielo de Groenlandia
LLUVIAS ACIDAS •La lluvia tiene una acidez “natural” de cerca de 5.6, debido a la presencia del acido carbónico (CO2 disuelto), sin embargo, valores menores son causados, principalmente, por los acido sulfúrico y nítrico.
• Reacciones básicas para formar: – Acido sulfúrico: • SO2 + OH SO3 + H • SO3+ H2O +H2SO4
– Acido nítrico: • Diurno: NO2 + OH HNO3 • Nocturno: NO2 + NO3 N2O5 + H2O 2HNO3
LLUVIAS ACIDAS • Mediciones en el Observatorio de Huancayo desde Oct. 1989 a Dec. 1992 • Posible influencia de la planta metalúrgica de La Oroya y de actividades de Frecuencia de lluvias acidas 2000. (Tazza y col., 2002)
LLUVIAS ACIDAS
(Carmichael, y col., 2003)
CAMBIO DE USO DE SUELO •
Cambios en el uso o la gestión de las tierras por los seres humanos, que pueden provocar cambios en la cubierta del suelo. Los cambios en la cubierta del suelo o en el uso de la tierra pueden influir en el albedo, la evapotranspiración, las fuentes y los sumideros de gases de efecto invernadero, o en otras propiedades del sistema climático, y en consecuencia tener un impacto en el clima a nivel local o mundial.
COMO INCLUIR ESTOS PROCESOS BIOGEOQUIMICOS, LAS ESCALAS TEMPORALES Y ESPACIALES, Y LOS DIVERSOS CAMBIOS EN LOS MODELOS AMBIENTALES??
• Tambien los ciclos biogeoquimicos estaran influenciados por la cobertura del suelo. • A diferente vegetacion diferentes procesos de intercambio
VARIACION HISTORICA DE BOSQUES
Fig. 2. Percentage pollen diagram of selected taxa from Lago Consuelo, Peru. Sums based on 300 terrestrialpollen grains. Taxa are ordered according to their apparent sensitivity to warming. Montane elements are listed to the left and lowland elements to the right. Total taxa obtained from the site include 181 terrestrial pollen types (92% of which were identified), 4 aquatic pollen types, and 18 terrestrial fern and moss spore types. Aquatic taxa and spores are excluded from the pollen sum.
SISTEMA TERMODINAMICO • Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aisla para su estudio. Este <
TIPOS DE SISTEMA • Sistema aislado, que es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno. • Sistema cerrado. Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardina. • Sistema abierto. Incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado.
CICLO • Ciclo se refiere a cualquier fenómeno periódico o cuasiperiódico, en que transcurrido un cierto tiempo el estado del sistema o algunas magnitudes del mismo vuelven a una configuración anterior. • Ciclo de la vida • Ciclo hidrologico • Ciclo celular
1ra Ley de la termodinámica • Ciclo hidrológico: energía potencial y cinética
CICLO BIOGEOQUIMICO • Movimiento de cantidades masivas de nutrientes (carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, sulfuro, fósforo y otros elementos) entre los componentes vivientes y no vivientes del ambiente (atmósfera, suelo y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición.
(Andreae et al 2004)
ESCALA TEMPORAL Y ESPACIAL
CICLO DE CARBONO • El carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. • Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.
http://www.ciclodelcarbono.com
VARIACION HISTORICA DE C
Vostok (Antarctica): 4 ciclos glaciales
(Petit et al., 1999)
Variación histórica de la concentración de CO2 y CH4. Notar el ascenso notorio de los últimos años.
IPCC, 2007
• Intercambio de C entre los diversos componentes del sistema terrestre. En Gt C por año
ALMACENAMIENTO DE C Diversas opciones para modificar el ciclado de C
ASPECTOS A CONSIDERAR (1) •
Linea de base
•
Adicionalidad: las actividades del proyecto deben de llevar a beneficios en la fijacion de C que son adicionales a un escenario habitual (“business-as-usual”)
•
Escape: es la no-anticipada perdida o ganancia en beneficios de C fuera de los limites del proyecto como resultado de las actividades del proyecto. – Cambios de actividad (escape primario): ocurre cuando la actividad causante de la perdida de carbono en la area del proyecto se desplaza fuera de los limites del proyecto. Ejem.: la deforestacion puede mudar – Efectos en el mercado (escape secundario): cuando las actividades del proyecto cambian el equilibrio de demanda y suministro. Ejem.: plantaciones pueden disminuir el precio de la madera y aumentar su consumo, deforestacion en algun otro lugar.
ASPECTOS A CONSIDERAR (2) • •
Permanencia Medicion y monitoreo: Usar referencias solidas y validadas – – – –
• •
Area con limites definidos Facil de estratificar Muestreo eficiente Eleccion de areas a medir
Aun en negociaciones en COP Tambien “pago por servicios ambientales”
ECUACION ALOMETRICA •
Para bosques tropicales
El método basado en el almacenamiento promedio Este método consiste en promediar la cantidad de carbono guardado en un sitio durante un largo periodo de tiempo, acorde a la siguiente ecuación:
Donde t es tiempo, n es la duración del ciclo del proyecto (años), y las medidas se expresan en la unidad [tC ha-1].
Atmospheric Distribution of Dust
Fertilization of the Ocean by Iron Models of dust mobilisation and atmospheric transport are coupled with models of the ocean biogeochemistry and of the carbon cycle.
Ocean primary Production
CICLO DE NITROGENO • Toman de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación • Luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación. Autotrofos. • Fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2 • Desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera
CICLO DE NITROGENO • Fijación abiótica. Como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico. • Fijación biológica. La realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos: Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, bacterias simbióticas de algunas plantas (Rhizobium) y cianobacterias de vida libre o simbiótica (en el mar principalmente).
En http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/s.htm
VARIACION HISTORICA DEL N2O
VARIACION ESTACIONAL DE NO • (Varella et al., 2004)
CICLO DE NITROGENO • http://www.initrogen.org/ Ni tanto ni muy poco
N del comercio internacional • • • • • •
A) Fertilizantes (31 Tg N) B) Granos (12 Tg N) C) Carne (0.8 Tg N) Datos para 2004. En miles de Tons
DEPOSICION DE N (mg N/m2/yr) Estimacion de N depositado a partir de emisiones de N global total (NOy y NHx).
1860
1993
DEPOSICION DE N (mg N/ha/yr) Estimacion de N depositado a partir de emisiones de N global total (NOy y NHx), totalizando 105 Tg N y−1.
CICLO DEL AZUFRE • Plantas acuáticas • Lluvias acidas • Formación de nubes
En http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/s.htm
CAMBIOS EN EL CICLO DE S Aerosoles de sulfatos depositados en el hielo de Groenlandia
LLUVIAS ACIDAS •La lluvia tiene una acidez “natural” de cerca de 5.6, debido a la presencia del acido carbónico (CO2 disuelto), sin embargo, valores menores son causados, principalmente, por los acido sulfúrico y nítrico.
• Reacciones básicas para formar: – Acido sulfúrico: • SO2 + OH SO3 + H • SO3+ H2O +H2SO4
– Acido nítrico: • Diurno: NO2 + OH HNO3 • Nocturno: NO2 + NO3 N2O5 + H2O 2HNO3
LLUVIAS ACIDAS • Mediciones en el Observatorio de Huancayo desde Oct. 1989 a Dec. 1992 • Posible influencia de la planta metalúrgica de La Oroya y de actividades de Frecuencia de lluvias acidas 2000. (Tazza y col., 2002)
LLUVIAS ACIDAS
(Carmichael, y col., 2003)
CAMBIO DE USO DE SUELO •
Cambios en el uso o la gestión de las tierras por los seres humanos, que pueden provocar cambios en la cubierta del suelo. Los cambios en la cubierta del suelo o en el uso de la tierra pueden influir en el albedo, la evapotranspiración, las fuentes y los sumideros de gases de efecto invernadero, o en otras propiedades del sistema climático, y en consecuencia tener un impacto en el clima a nivel local o mundial.
COMO INCLUIR ESTOS PROCESOS BIOGEOQUIMICOS, LAS ESCALAS TEMPORALES Y ESPACIALES, Y LOS DIVERSOS CAMBIOS EN LOS MODELOS AMBIENTALES??
• Tambien los ciclos biogeoquimicos estaran influenciados por la cobertura del suelo. • A diferente vegetacion diferentes procesos de intercambio
VARIACION HISTORICA DE BOSQUES
Fig. 2. Percentage pollen diagram of selected taxa from Lago Consuelo, Peru. Sums based on 300 terrestrialpollen grains. Taxa are ordered according to their apparent sensitivity to warming. Montane elements are listed to the left and lowland elements to the right. Total taxa obtained from the site include 181 terrestrial pollen types (92% of which were identified), 4 aquatic pollen types, and 18 terrestrial fern and moss spore types. Aquatic taxa and spores are excluded from the pollen sum.
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