Ciclos biogeoquímicos (Química ambiental)
Los ciclos biogeoquímicos describen cómo los elementos se mueven y transforman entre la atmósfera, la hidrosfera, la litosfera y la biosfera, vinculando la química, la biología y la geología a escala planetaria.
Definition
El estudio del movimiento cíclico y la transformación química de los elementos a través de los compartimentos ambientales de la Tierra y los organismos vivos, tratado desde una perspectiva química.
Scope
Esta área abarca los ciclos globales del carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y elementos traza, incluyendo los reservorios, flujos y transformaciones químicas que los conectan. Dentro de la química ambiental, el énfasis se pone en las reacciones químicas y los cambios de estado de oxidación que impulsan los ciclos, y en cómo la actividad humana los ha perturbado.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cuáles son los principales reservorios y flujos de cada elemento?
- ¿Qué transformaciones químicas y microbianas impulsan cada ciclo?
- ¿Cómo se acoplan los ciclos entre sí y con el clima?
- ¿Cómo han alterado las actividades humanas los ciclos globales de los elementos?
Key theories
- Modelo de reservorio-flujo del ciclo de elementos
- El ciclo global de cada elemento se representa como reservorios conectados por flujos; la cuantificación de estos y su perturbación por la actividad humana permite evaluar desequilibrios como la acumulación de dióxido de carbono atmosférico.
- Acoplamiento de ciclos biogeoquímicos
- Los ciclos del carbono, nitrógeno y fósforo están vinculados a través de la estequiometría de la producción biológica, por lo que la perturbación de un ciclo se propaga a través de los otros.
Mechanisms
Los ciclos se organizan como reservorios unidos por flujos mediados por la fotosíntesis, la respiración, la meteorización, la deposición y los aportes humanos. Las reacciones redox microbianas interconvierten los estados de oxidación, mientras que la estequiometría biológica une los ciclos, haciéndolos responder conjuntamente a las perturbaciones.
Clinical relevance
El ciclo biogeoquímico sustenta el cambio climático, la eutrofización y los problemas de calidad del aire y del agua, y enmarca las consecuencias a escala planetaria del uso de combustibles fósiles y la producción de fertilizantes.
History
La biogeoquímica se remonta al concepto de biosfera de Vernadsky y a los análisis cuantitativos de ciclos de Hutchinson, madurando en una ciencia del cambio global a medida que las perturbaciones humanas de los ciclos del carbono y el nitrógeno se hicieron medibles.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- ¿Cómo se relaciona esto con los ciclos biogeoquímicos en ecología?
- Trata los mismos ciclos globales, pero enfatiza las reacciones químicas y los cambios de estado de oxidación, complementando la visión de la ecología de ecosistemas sobre reservorios, flujos y organismos.