Rutas de los elementos en el ecosistema
Al contrario que la energía, los nutrientes permanecen en el ecosistema saltando entre el medio biótico y el abiótico
Los elementos siguen transformaciones únicas determinadas por sus transformaciones bioquímicas a lo largo del ecosistema
El proceso se llega a entender cuando las transformaciones energéticas y químicas se estudian de forma conjunta


Procesos asimiladores: Los elementos pasan de formas minerales a formas biológicas (fotosíntesis)
Procesos desasimiladores: Los elementos orgánicos pasan a minerales (respiración)
Estas reacciones no están mediadas sólamente bióticamente (meteorización de roca, tormentas eléctricas fijadoras de nitrógeno…)
Todos estos procesos están asociados principalmente a la oxidación-reducción del carbono, oxígeno, nitrógeno y azufre

Sistema compartimentado
El elemento pasa por los compartimentos con distintas forma
Las transformaciones implican cambios de energía: fotosíntesis eleva el nivel de energía del carbono, y en su paso por los distintos compartimentos va perdiendo energía
Los elementos pueden abandonar el ciclo y pueden entrar nuevos

Oxidación-Reducción



Reducción (aceptor de electrones) Oxidación (donador de electrones)

O2+4e-+4H+ 2H2O (Oxidación de hidrógeno) O2 +4e-+C4+ CO2 (Oxidación de carbono) CH2O C4+ H2O +4eCH2O + O2  CO2+H2O (Respiración) El potencial oxidante y reductor de los elementos nos lo dicta el potencial redox (V): El oxígeno tienen un potencial redox elevado (+0.81 v a pH7 y 25ºC), atrae electrones, también es buen oxidante el nitrato (+0.42 v). El CO2 a carbono orgánico tiene (0.43 v)

Ciclo del carbono





Tres procesos: Fotosíntesisrespiración, intercambio de CO2 con los océanos y disoluciónprecipitación de compuestos de carbonatos. El primero es el más importante, fijando 1017g. Durante el proceso de fotosíntesis, el poder oxidante del C disminuye. En condiciones anaérobicas también se puede dar (Metanogénesis)

4CH3OH  3CH4+ CO2 + 2H2O CO2 + 4H2O  CH4 + 2H2O


El intercambio de CO2 con los océanos

Disolución-precipitación



En sedimentos, calcita o dolomita Están en cierto modo equilibrados

En aguas continentales











Son fuentes de carbono para la fotosíntesis Altamente afectado por pH, temperatura, composición del lago, etc… El carbono es asimilado en altas cantidades y no suele ser elemento limitante (aunque podría). Existen algas heterotróficas y otras que no consumen CO2 Zonas de alto consumo de CO2 pueden tener un déficit (dado el retardo que puede tener la solubilización desde la atmósfera). Por ello se han desarrollado técnicas compensatorias de asimilación de CO2 y reciclaje del mismo.

Ciclo del oxígeno



Viene íntimamente ligado al ciclo del carbono y la fotosíntesis (aunque hay más elementos que forman parte de la materia orgánica) La asimilación de nitrato hay que incluirla en el balance de oxígeno: NO3-+H2O + H+  NH3 + 2O2










Cada mol de nitrógeno libera dos de oxígeno El consumo y la disolución de oxígeno controla también las concentraciones del mismo El intercambio agua-atmósfera viene controlado por la ley de Fick La solubilidad de los gases es directamente proporcional a la presión parcial del gas: S=cPo (para el caso de O2 sería a nivel del mol 760 mmHg x 20,95%= 159 mmHg Las aguas oceánicas están algo saturadas como consecuencia de la producción fotosintética

Oxígeno en aguas continentales
Es elemento más importante de los lagos después del agua.
Esencial para el metabolismo aeróbico.
Las peculiaridades químicas del oxígeno disuelto explican en parte el crecimiento, distribución y comportamiento de los organismos.
Existe un balance Atmósfera-Agua.
Su consumo está relacionado con la actividad fotosintética.
Cambios en las concentraciones de oxígeno alteran la productividad del sistema lago.












El aire tiene unas proporciones de oxígeno en volumen de 20.95%. Su proporción en el agua va a depender de la temperatura y presión: La presión a distintas profundidades va a depender de la presión atmósfera (y así también de las condiciones meteorológicas). Por ello: Pz=Po*0.0967z. Permitiéndonos de este modo calcular la SATURACIÓN ABSOLUTA DEL OXÍGENO, al tener exactamente cual es la presión a determinada profundidad. La salinidad también estaría afectando el grado de solubilidad del oxígeno. También afecta la solubilidad el grado de turbulencia. La medición de las concentraciones de oxígeno se hace siguiendo el clásico método de Winkler. La difusión del oxígeno al agua es lenta, y necesita de condiciones especiales para que alcance saturación (buena mezcla en caso de lagos estratificados). En lagos oligotróficos, y debido a las peculiaridades del perfil del oxígeno, se le denomina ortograda, en el caso de un lago eutrófico, el perfil del oxígeno se denomina entonces clinograda.

Variaciones horizontales












Son normales en épocas de estratificación, con alta productividad en el litoral, dando lugar a anoxias y el conocido SUMMERKILL. También aparecen ciclos diarios. Las variaciones horizontales pueden depender de distintos factores: época del año morfometría de la cubeta aparición de hielo productividad forma del litoral riqueza específica Biomasa


El oxígeno hipolimnético

Distribución del oxígeno en aguas continentales








La difusión del oxígeno al agua es lenta, y necesita de condiciones especiales para que alcance saturación (buena mezcla en caso de lagos estratificados). En lagos oligotróficos, y debido a las peculiaridades del perfil del oxígeno, se le denomina ortograda, en el caso de un lago eutrófico, el perfil del oxígeno se denomina entonces clinograda. Condiciones climáticas, actividad biológicas, temperatura todo ello condiciona el perfil del oxígeno