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Fernando Armijo | Paula Briones | Javier Lagos fernando.Armijo@ug.uchile.cl | paula.briones@ug.uchile.cl | javier.lagos@ug.uchile.cl FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD DE CHILE mailto:fernando.Armijo@ug.uchile.cl mailto:paula.briones@ug.uchile.cl mailto:javier.lagos@ug.uchile.cl Ciclo del carbono Ciclo del carbono ● Elemento fundamental para la vida en la tierra ● Formación de proteínas y ADN ● Regulador de temperatura para el efecto invernadero ● Fuente principal de energía para la sociedad ● La cualidad de poder formar enlaces consigo mismo Transporte del carbono ● Principal movimiento de carbono en la atmosfera se debe a: fotosíntesis: 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 → 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑂𝑟𝑔 + 𝑂2 Respiración: 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑂𝑟𝑔 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 ● Otros transportes: ○ Utilización de la materia orgánica por los animales (cadena alimenticia). ○ Cumplimiento del ciclo de la vida (Degradado por microorganismos y lo devuelven al suelo). ○ Absorbido por la tierra y devuelto a la atmosfera por emisiones volcánicas. ○ Consumo humano. Ciclos intrasistemas ● Procesos de reabsorción de nutrientes desde partes alejadas al sistema central de la planta. ● Lixiviación de distintos lugares de la planta producto de precipitaciones. ● Circulación de la materia muerta o desechada de la planta o de plantas aledañas al suelo. Materia orgánica muerta → Detritos Proceso depende de factores externos (Temperatura, Humedad, pH, etc.), por lo que dependiendo de la geografía y condiciones del lugar, este procesos tendrá un velocidad determinada. Océanos ● Cocolitoforos → Importantes para el transporte de carbono en las profundidades (Nieve marina). A partir de esto, dos opciones de transporte: ○ Carbono Vuelve a la superficie por corrientes ascendentes. ○ Depositados en sedimentos, los cuales por movimientos de placas tectónicas, estos pueden volver a la exposición de la atmosfera. Carbono orgánico Carbono inorgánico ● Arboles y Océanos → Sumideros de carbono ● Termino “carbono contaminado” debido a la quema de combustibles (No es un carbono nuevo) Movimiento del Carbono ● Según Vernadsky todos los ciclos son de alguna u otra forma son cerrados, existiendo la necesidad de entender los movimientos. ● Relación entre ciclo del carbono y oxígeno: Respiración y fotosíntesis. ● Océano reservorio más grande. Solubilización de C atmosférico. ● Ley de Henry, mientras mayor presión mayor solubilización. Ley de Henry ● No todo el océano está disponible para solubilizar CO2. ● Tasa de adsorción de CO2 según la Temperatura. ● Rojo: CO2 del océano hacia la atmósfera. Morado: CO2 atmosférico hacia el océano. Movimiento del Carbono ● Biota y Atmósfera: Tasas de producción primaria y tasas de productividad neta de los ecosistemas. ● Tiempo de vida media: entre 15 y 250 años. (Humedad y Temperatura) ● Todo depende de la zona de estudio. (Norte o Sur) ● Análisis local es mucho más específico dependiendo de las características locales. Concentración de CO2 ● Oscilaciones son entradas y salidas de CO2. ● Zona Norte del planeta suele tener mayor concentración que la Zona Sur. ● Masa continental influye. Diferencia entre hemisferio Norte y Sur. ● Zona alta: respiración vegetal e invierno. Zona Baja: Crecimiento de plantas, primavera y verano. Ojo con la deforestación que puede invertir la situación Metano ● Concentración global de CO2 es de 410 ppm y el del metano es de 1.83 ppm. ● Potencial de efecto invernadero del metano es 35 veces mayor. ● Ha aumentado desde la industrialización. Fuentes naturales Fuentes antropogénicas Reservorios de Metano ● Reacciones de destrucción de metano por radical OH y Cl. ● Estratosfera (Por su peso molecular) ● Ciertas interacciones devuelven metano al suelo. Exceso de metano y se acumula en la atmósfera En conclusión ● Las cantidades de carbono en el planeta se han mantenido constante a lo largo del tiempo, solo que están distribuidos en las diferentes esferas ambientales de una forma distinta, por lo que la tierra busca un equilibrio determinado respecto a las circunstancias externas producidas. ● El ciclo de cierto elemento puede proporcionar una visión general, así también como una mirada mas especifica respecto del lugar que se esta describiendo (No existe un ciclo estándar). El ciclo global representa mas que nada una mirada simplificada de lo que puede producirse en una zona mas acotada. Ciclo del agua • Evaporación en tierra y en océanos • Evapotranspiración de las plantas • Precipitaciones • Escorrentía Principales procesos Reservorios • Océanos 97% • Glaciares continentales y polares 1,9% • Aguas subterráneas 1% • Evaporación en tierra y en océanos • Evapotranspiración de las plantas • Precipitaciones • Escorrentía Principales procesos Temperatura superficial de los océanos • Evaporación en tierra y en océanos • Evapotranspiración de las plantas • Precipitaciones • Escorrentía Principales procesos Tasas de evapotranspiración de la tierra • Evaporación en tierra y en océanos • Evapotranspiración de las plantas • Precipitaciones • Escorrentía Principales procesos Si bien la zona de convergencia intertropical es donde se tiene las mayores tasas de precipitaciones, las corrientes atmosféricas permiten que también hayan precipitaciones en otros lugares del planeta. Una vez que cae la lluvia pueden suceder tres cosas: Vuelve a la atmosfera mediante la evaporación, se va por escorrentía o se queda en aguas subterráneas. Intervención del ser humano - Termoeléctrica Guacolda Las termoeléctricas utilizan el carbón como combustible para generar energía eléctrica mediante un ciclo termodinámico de agua-vapor, liberando principalmente a la atmósfera óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido y dióxido de carbono y material particulado. Además, al utilizar el agua del mar, cuando ésta es devuelta no lo hace a la misma temperatura, afectando a la biodiversidad cercana Ejemplo seminario Ciclo del agua - termoeléctrica Emisiones de azufre de la termoeléctrica pueden generar lluvia ácida. Daños a la biodiversidad al devolver el agua a temperaturas más altas a las naturales. Preguntas para estudiar 1. ¿Cuál es el mayor reservorio de agua en el planeta? ¿Cómo se compara con las reservas de agua para consumo humano? 2. ¿Por qué es tan importante la zona de convergencia intertropical para el ciclo del agua? 3. ¿Cuáles son los impactos que hemos tenido los seres humanos en el ciclo del agua? Nombrar al menos dos 4. ¿Qué efecto podría tener el calentamiento global en el ciclo del agua? 5. Explique las diferencias entre productividad bruta, productividad primaria neta y productividad neta del ecosistema 6. ¿Cuál es el rol que cumple el fitoplancton en el ciclo del carbono? ¿Y los cocolitóforos? 7. Explique cómo son formados los combustibles fósiles, y qué relación tiene este proceso con el ciclo del carbono 8. ¿Cuál es el mayor reservorio de carbono en la Tierra? • A) ¿Biota o suelos? • B) ¿Océano superficial u océano profundo?
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