Biogeokimika

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search
Karbonoaren zikloaren irudikapen sinplea.

Biogeokimika, ekosistemetan zeharreko elementuen fluxua aztertzen duen zientziaren adarra da. Biosferan, litosferan, hidrosferan eta atmosferan elementuak egoera ezberdinetan topa ditzakegu eta Lurraren azpisistema batetik bestera aldatzeko prozesu ezberdinak jasaten dituzte. Beraz, elementu ezberdinen ziklo biogeokimikoak aztertzen ditu biogeokimikak. Hala ere, ziklo hauek uraren zikloari esker gertatzen dira, honek eragin handia baitu prozesu askotan. Aztergai diren ziklo nagusiak, hidrologikoa, karbonoarena, nitrogenoarena, sufrearena eta fosforoarena dira.

Energia Fluxua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Biogeokimikan aritzeko energia fluxua ulertu beharra dago. Lurrera iristen den energia ia dena Eguzkitik dator. Uhinen %99 atmosferan edo Lurraren gainazalean islatzen dira edo bero moduan transmititzen dira eta gainontzekoaren %3 (hau da, energia totalaren %0,03) organismo autotrofoek fotosintesi bidez argi energia energia kimiko bihurtzeko erabiltzen dute[1]. Horrela ekoizleei esker (landare, alga eta bakterio batzuk) sartzen da energia biosferan.

Energia kimiko hori belarjaleetara, haragijaleetara eta deskonposatzaileetara igarotzen da azkenean bero moduan askatu arte. Energia guztiak azkenean bero forman bukatzen du, baina elementuak etengabe birziklatzen ditugu.

Karbonoaren Zikloa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Karbonoa, materia organikoaren oinarria da, energiaren finkapenean garrantzitsua. Karbonoaren zikloa guztiz loturik dago energia fluxuarekin, biak elkarrekin mugitzen baitira, atmosferatik landaredira, landareditik belarjaleetara eta azken hauetatik haragijaleetara[2].

Karbonoaren ziklo biogeokimikoa. Irudian agertzen diren zenbakiak karbonoaren masa neurtzen dute Gt-tan (Gigatona).

Atmosfera - Biosferan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Karbonoaren atmosferako egoera ugariena karbono dioxidoa () da, gasen %0,04 inguru, nahiz eta metanoa () eta karbono monoxidoa () ere topa ditzakegun. Karbonoaren biosferarako sarrera fotosintesiari esker ematen da, finkatuz biomolekula ororen sintesia ahalbidetuz. Fotosintesiaren erreakzio orokorra: [3].

Beste alde batetik, arnasketa edo hartziduraren bidez organismoek biomolekulak oxidatu eta berriro ere askatzen dute atmosferara.

Hidrosferan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Atmosferako uretan disolbatu daiteke bikarbonato () eta karbonato () anioiak sortuz: . Ozeanoetan, uraren sakonera handitu ahala, tenperatura jaisten da, disolbagarritasuna handituz, beraz sakonera handietan karbono kontzentrazio altuagoak topatzen dira[4]. Ozeanoek, osoaren %90 gordetzen dute[5]. Hidrosferatik, bikarbonatoa atmosferara itzuli daiteke berriro, organismo fotosintetiko itsastarrek fotosintesi bidez biosferara bideratu dezakete edo litosferan barneratu daiteke sedimentazioz.

Litosferan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Arroka sedimentarioak dira karbonoaren biltegi nagusia[3]. Sedimentazioa uretan gertatzen da, bikarbonato edo karbonato anioiek karbonatozko sedimentuak eratuz. Ura asetuta dagoenean; hau da, anioi hauen kontzentrazioa disolbagarritasuna baina handiagoa denean, anioi hauek beste konposatu batzuekin errakzionatuko dute. Askotan kaltzioa izaten da erreakzionatzen duena () eta kaltzio karbonatoaren () disolbagarritasun baxua dela eta prezipitatu eta sedimentatu egiten da[6].

Karbonatozko arroka hauek magma bihurtu daitezke astenosferara heldu ezkero eta karbonoa atmosferara kanporatu daiteke moduan sumendien erupzio bidez. Karbonoak litosfera uzteko beste bide bat, arroka berriro ere uretan disolbatzea da (disoluzio asegabeetan).

Lurzoruan metatzen joan ziren antzinako landare eta animaliak ere presio eta tenperatura handiengatik petrolio, ikatz edo gas natural bilakatu daitezke litosferako karbono iturriak sortuz[1]. Gaur egun, gizakia erregai fosil hauen gehiegizko erabilera egiten ari da, energia lortzeko baliabide mugatua baita eta karbonoaren zikloaren oreka apurtzen duen kantitate handiak askatzen baititugu atmosferara, negutegi efektuaren eragilea.

Nitrogenoaren Zikloa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Atmosferaren %78 gasez eraturik dago. Gainera, nitrogenoa aminoazidoen oinarrizo elementua da, beraz proteinena ere bada. Proteinek (entzimak, hormona ugari...) zelula deshidratatuen %80 osatze dute[7]; hortaz, nitrogenorik gabe guk ezagutzen dugun bizia ez litzateke posible izango. Nitrogenoak, erredox egoera ugari izan ditzake, -3 (adibidez amonioak, ) eta +5 (adibidez nitratoak, ) artean[5]. Egoera hauen aldaketak 5 prozesu nagusitan biltzen dira:

Nitrogenoaren Finkapena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Nitrogenoaren lotura hirukoitza Lewis egituraren bidez adierazita.

Atmosferako nitrogenoa erreduzitu eta amoniakoa sortzen den erreakzioa da (). Nahiez eta atmosferaren geihengoa nitrogenoz osaturik egon, landare eta animaliok ez gara gai nitrogeno hori finkatzeko[1]. Energetikoki gastu handia suposatzen du finkapenak, lotura kobalente hirukoitzaren ondorioz, eta sistema katalitiko garatua duten bakterio batzuk soilik burutu dezakete[8], oxigeno gabezian jarduten duten nitrogenasa entzimen bidez[9][10]. Ekosistema lurtarrean Azotobacter eta Rhizobium bakterioak dira nagusi eta itsas ekosistean zianobakterioak[5][11].

Beste alde batetik, sumendi, deskarga elektriko edo prozesu industrialen bidez (biologikoak ez diren bideak) nitrogenoa nitratoan () finkatu daiteke[10].

Asimilazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Amoniako, amonio eta nitratoa molekula organikoetan txertatzean datza; proteina, azido nukleiko eta klorofiletan[10]. Asimilazioa sustraietan egiten da eta animaliek landareak jaterakoan, landare-nitrogenoa animalia-nitrogenoan bilakatzen da.

Nitrifikazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

molekulen oxidazioa da. Bi urratsetan ematen da; lehenik amoniotik nitritora oxidatzen da () eta gero nitritotik nitratora ()[5]. Bi erreakzioak bakterio espezializatu batzuk burutzen dituzte[11]. Nitrosomonas (lurrean) eta Nitrosococcus (ur sistemetan) bakterioek lehenengo erreakzioa eta Nitrobacter (lurrean) eta Nitrococcus (ur sistemetan) bakterioek bigarren erreakzioa.

Amonifikazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Organismoek nitrogenodun hondakinak kanporatzerakoan (urea, azido urikoa), bakterio amonifikatzaileek hauek deskonposatu eta amonioa askatzen dute ingurunera[10].

Desnitrifikazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Oxigenorik gabeko egoeratan nitratoak oxidatzaile gisa joka dezake oxido nitrosoa () edo nitrogeno atmosferikoa () sortuz[11]. Adibidez:

  • (Pseudomonas denitrificans bakterioak)
  • (sufrearen bakterio anaerobikoek)

Bakterio hauek lokatz, zingira eta estuarioetan topatzen dira (egoera anaerobikoetan)[1].

Fosforoaren Zikloa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Fosforoa, garrantzi biologiko eta ekologiko handikoa da[3]. Fosforoa ez da atmosferan topatzen eta bere zikloa sedimentarioa dela esan genezake[1]. Fosforo iturri nagusia arroka fosfatatuak dira, ekoizleentzat eskuragarria ez den egoera kimikoa[12]. Arroka hauek nagusiki apatitoz osaturik daude; fosforo guztiaren %95 godetzen du, baina apatito guztia ez dago fosfatoz osaturik. Hainbat ioik fosfato taldea () ordezkatu dezakete; karbonatoek () edo sulfatoek () besteak beste. Arroketako fosfatoa uretan disolbatu daiteke ioi ezberdinak eratuz[5] eta fosfato ioi hauek ziklo trofikoan sartzen dira ekoizleen bidez.

Fosfatoaren disoziazio konstanteak (pK), 25ºC
Erreakzioa Ur gezetan Itsasoko uretan
2.2 1.6
7.2 6.1
12.3 8.6

Bizidunontzat fosforoa ezinbestekoa da, prozesu metaboliko gehienetan parte hartzen baitu eta beharrezkoak ditugun molekula ugariren parte da (ATP, ADN, ARN, fosfolipidoak). Hezurretan ere ezinbesteko elementua da. Bizidunak hiltzerakoan hauen arrastoak lurzoruan geratzen dira, humusean[13].

Gizakion jardueraren eraginez, batzuetan ibai batzuk fosfato gehiegi daramate eta eutrofizazio azeleratua eragiten dute[1]. Alga eta organismo fotosintetiko ugari sortzen dira, uretako oxigeno disolbatua murriztuz eta egoera anaerobiko bat eraginez. Ondorioz bertako fauna desagertu egiten da.

Sufrearen Zikloa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Biologikoki sufrea garrantzi handikoa da, metabolismoan eta molekulen konformazioa finkatzea ahalbidetzen baitu. Hainbat aminoazidok sulfhidrilo taldea () dute (zisteina, metionina eta zistina).

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. a b c d e f DVD: Enciclopedia audiovisual de las ciencias. Los Ecosistemas.
  2.   Leo., Smith, Robert (2001) Ecología (1. ed. en español. argitaraldia) Addison Wesley ISBN 8478290400 PMC 49079654 . Noiz kontsultatua: 2019-03-22 .
  3. a b c   Jaime., Rodríguez Martínez, Ecología (Tercera edición. argitaraldia) ISBN 9788436829785 PMC 917342081 . Noiz kontsultatua: 2019-03-22 .
  4.   J., Tarbuck, Edward (2005) Ciencias de la tierra una introducción a la geología física (8a ed. argitaraldia) Pearson Educación ISBN 8420544000 PMC 63530910 . Noiz kontsultatua: 2019-03-22 .
  5. a b c d e   Bashkin, Vladimir N. (2003) Modern Biogeochemistry Springer Netherlands ISBN 9781402009921 PMC 853258682 . Noiz kontsultatua: 2019-04-02 .
  6.   E., Ricklefs, Robert (1998) Invitación a la ecología : la economía de la naturaleza: libro de texto sobre ecología básica (4a ed. argitaraldia) Médica Panamericana ISBN 950061863X PMC 42575176 . Noiz kontsultatua: 2019-03-22 .
  7. (Gaztelaniaz)  Proteína 2019-03-29 . Noiz kontsultatua: 2019-04-02 .
  8.   Starr, Cecie. (2008) Biología : la unidad y la diversidad de la vida (11a ed. abrev. argitaraldia) Cengage Learning ISBN 9789706868824 PMC 893568310 . Noiz kontsultatua: 2019-04-04 .
  9. (Ingelesez)  Nitrogen fixation 2019-03-26 . Noiz kontsultatua: 2019-04-02 .
  10. a b c d   Solomon, Eldra Pearl. (2011) Biology (9th ed. argitaraldia) Brooks/Cole ISBN 9780538741255 PMC 607978139 . Noiz kontsultatua: 2019-04-02 .
  11. a b c   Ricklefs, Robert E. (1990) Ecology (3rd ed. argitaraldia) W.H. Freeman ISBN 0716720779 PMC 20133215 . Noiz kontsultatua: 2019-04-02 .
  12.   Molles, Manuel C. Jr. 1948- (2006) Ecología : conceptos y aplicaciones (3a ed. argitaraldia) McGraw-Hill Interamericana Editores ISBN 844814595X PMC 981320413 . Noiz kontsultatua: 2019-04-04 .
  13.   Begon, Michael, Ecology : from individuals to ecosystems (Fourth edition. argitaraldia) ISBN 9781405111171 PMC 57675855 . Noiz kontsultatua: 2019-04-04 .