Ciclo del Carbono presentación protección ambiental
- 1. CICLOSBIOGEOQUÍMICOS YSUAPLICACIÓNENLA BIOTECNOLOGÍA CICLOSBIOGEOQUÍMICOS YSUAPLICACIÓNENLA BIOTECNOLOGÍA - EQUIPO 1 PRESENTAN: Adauto Valencia María Fernanda Pérez de Luna Alan Tadeo Rodríguez Aguilera Alondra Irazú Santeliz Ruiz Falco Adolfo Vargas Guadarrama Audrey Yael PROTECCIÓN AMBIENTAL 4BM1 25/2
- 2. ¿Qué es un Ciclo Biogeoquímico? 1. El Ciclo del Carbono 2. El Papel de los Microorganismos en el Ciclo del Carbono 3. Importancia y Perspectivas de Investigación 4. Fermentación microbiana: Innovación en bioenergía sostenible 5. Relación con la Biotecnología 6. Producción de Biocombustibles 7. Retos que enfrenta la biotecnología en la optimización de estos ciclos 8. Oportunidades y Aplicaciones de la Biotecnología 9. Importancia de los ciclos biogeoquímicos en la biotecnología 10. Impacto ambiental y tecnológico 11. Referencias 12.
- 3. Conjunto de procesos mediante los cuales los elementos y compuestos esenciales para la vida circulan continuamente a través de los ecosistemas y entre ellos. Permiten el intercambio constante de sustancias entre los organismos y su entorno Asegurando así el equilibrio y funcionamiento de los ecosistemas. ¿Quéesunciclo ¿Quéesunciclo Biogeoquímico? Biogeoquímico?
- 4. SEDIMENTARIOS HIDROLÓGICO GASEOSOS TIPOS: TIPOS: Los nutrientes y elementos químicos se acumulan e intercambian en la corteza terrestre Ocurre lentamente La atmósfera interviene en la circulación de los elementos químicos. Se reciclan rápidamente y circulan entre la atmósfera y los seres vivos El agua se desplaza entre el océano, los cuerpos de agua dulce, la atmósfera, la tierra y los organismos.
- 5. El ciclo del carbono es el procesol mediante el cual este elemento circula entre la atmósfera, la biosfera (seres vivos), la litosfera (suelo y rocas) y la hidrosfera (agua). Fases principales: Fase rápida o biológica (procesos que involucran a los seres vivos). 1. Fase lenta o geológica (procesos que ocurren en la corteza terrestre y el océano). 2. ElCiclodel ElCiclodel Carbono Carbono luz solar consumidor Bacteria descomposición Dióxido de carbono atmosférico CO industria productor primario respiración fotosíntesis combustibl es fósiles combustión extracción consumo de carbono 2
- 6. Respiración de los seres vivos: Involucra procesos que ocurren en la atmósfera, los organismos vivos y los ecosistemas. Es la parte más dinámica del ciclo. FaseRápidao FaseRápidao Biológica Biológica Fijación del Carbono (Fotosíntesis): Descomposición de la materia orgánica: Cuando las plantas y algunas bacterias realizan el proceso de fotosíntesis, fijan el carbono al utilizar la luz solar y el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. Se libera CO2 a la atmósfera debido a la respiración celular en los organismos vivos, Cuando los seres vivos mueren, los microorganismos descomponedores (bacterias y hongos) descomponen la materia orgánica y liberan carbono en forma de CO₂ o metano (CH₄) a la atmósfera o al suelo.
- 7. FaseLentao FaseLentao Geológica Geológica Esta fase ocurre a lo largo de miles o millones de años e implica procesos geológicos que almacenan y liberan carbono en la Tierra. Mineralización y sedimentación del carbono: Liberación del carbono por erupciones volcánicas y meteorización: Liberación de carbono por la actividad humana: Parte del carbono proveniente de organismos marinos se deposita en el fondo de los océanos, formando sedimentos de carbonatos que, con el tiempo, se transforman en rocas calizas. El carbono almacenado en rocas puede liberarse nuevamente a la atmósfera mediante erupciones volcánicas o por la erosión de las rocas carbonatadas. La quema de combustibles fósiles y la deforestación liberan grandes cantidades de CO₂, alterando el equilibrio natural del ciclo del carbono.
- 8. ElPapeldelosMicroorganismosenel ElPapeldelosMicroorganismosenel CiclodelCarbono CiclodelCarbono Se creía que el carbono orgánico del suelo provenía principalmente de plantas, pero nuevas investigaciones muestran que los microorganismos pueden contribuir hasta el 80 %. Los microorganismos del suelo descomponen la materia orgánica y participan en procesos clave como la respiración y fermentación, liberando y fijando carbono. El carbono actúa como un vínculo fundamental entre los componentes bióticos y abióticos, desde la estructura genética del ADN hasta la organización de las comunidades microbianas. Estos procesos pueden clasificarse en modificación ex vivo y reciclaje in vivo. Factores bióticos y abióticos moldean y estabilizan la composición de las comunidades microbianas y su entorno, manteniendo el ciclo del carbono en equilibrio.
- 9. Comprender el papel de los microorganismos en el ciclo del carbono es clave para mitigar el cambio climático. La investigación actual se centra en las rutas metabólicas, la composición de comunidades microbianas y su impacto en el almacenamiento de carbono. Sin embargo, el conocimiento sigue fragmentado y carece de un marco unificado. Aún faltan estudios que integren estos factores para comprender completamente el papel del microbioma del suelo en la regulación del carbono. Importanciay Importanciay Perspectivasde Perspectivasde Investigación Investigación Unveiling the crucial role of soil microorganisms in carbon cycling: A review (Wu et al., 2024).
- 10. Importanciadelosciclosbiogeoquimicosen Importanciadelosciclosbiogeoquimicosen biotecnología biotecnología Los ciclos biogeoquímicos son procesos naturales fundamentales que regulan la disponibilidad y el flujo de elementos esenciales como el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre en los ecosistemas. En el contexto de la biotecnología, su comprensión es crucial para el desarrollo de estrategias que optimicen la eficiencia de los sistemas productivos y minimicen el impacto ambiental de las actividades humanas.
- 11. Una de las estrategias más prometedoras es la captura y almacenamiento de carbon a través de microorganismos fotosintéticos, como las cianobacterias y las microalgas, que tienen la capacidad de fijar grandes cantidades de CO₂ atmosférico y reducir su impacto en el calentamiento global Además, las técnicas de bioextracción de metales permiten la recuperación de elementos valiosos a partir de residuos industriales y electrónicos, disminuyendo la explotación minera y sus impactos ambientales. ImpactoAmbiental ImpactoAmbiental yTecnológico yTecnológico
- 12. Proceso bioquímico en el que microorganismos descomponen compuestos orgánicos para generar bioenergía. Importancia: Alternativa sostenible a los combustibles fósiles, contribuye a la reducción de emisiones de CO₂. Aplicaciones industriales Bioetanol: Fermentación de azúcares (caña de azúcar, maíz) para producir etanol, utilizado como aditivo en combustibles. Biobutanol: Producción mediante fermentación ABE (Clostridium), con mayor contenido energético que el bioetanol. Celdas de Combustible Microbianas (CCM): Generan electricidad a partir de la materia orgánica mediante la actividad microbiana. Biogás: Digestión anaerobia de residuos orgánicos, produciendo metano para generación de energía. Transformación de residuos agroindustriales: Conversión de subproductos agrícolas en biocombustibles sólidos mediante procesos avanzados. Fermentaciónmicrobiana:Innovaciónen Fermentaciónmicrobiana:Innovaciónen bioenergíasostenible" bioenergíasostenible"
- 13. Relaciónconla Relaciónconla Biotecnología Biotecnología La biorremediación transforma contaminantes en compuestos menos dañinos. En México, estudios han demostrado la eficacia de la bioestimulación de microorganismos con nutrientes como N y P. Aplicaciones en la degradación de hidrocarburos sugieren su potencial en la captura y transformación de CO₂.
- 14. Producciónde Producciónde Biocombustibles Biocombustibles 📌Impacto en la reducción de CO₂ Alternativa sostenible a combustibles fósiles. Conversión de CO₂ en biocombustibles en México como estrategia de mitigación. Reducción de emisiones en el sector automotriz e industrial. ⚠️ Consideraciones Gestión adecuada para evitar impactos negativos. Uso excesivo de fertilizantes puede generar N₂O, un gas de efecto invernadero potente.
- 15. Falta de conocimiento sobre los ciclos Se requieren estudios con herramientas avanzadas como la metagenómica (análisis del ADN de microorganismos en su entorno) y la metabolómica (estudio de los compuestos químicos que producen). Sin esta información, es difícil optimizar los procesos naturales y desarrollar soluciones eficientes. Dificultad en la aplicación práctica: Aunque muchas tecnologías han demostrado éxito en laboratorios, su implementación en el mundo real enfrenta desafíos como: Cambio climático que altera los ecosistemas. a. Estabilidad de organismos modificados genéticamente, cuya eficacia puede cambiar en ambientes naturales. b. Aceptación social, ya que algunas tecnologías biotecnológicas generan debate en la población. c. Limitaciones económicas y políticas La falta de inversión y apoyo gubernamental dificulta la investigación y aplicación de estas tecnologías. Retosqueenfrentalabiotecnologíaen Retosqueenfrentalabiotecnologíaen laoptimizacióndeestosciclos laoptimizacióndeestosciclos
- 16. Desarrollo de microorganismos mejorados Gracias a la ingeniería genética y la biología sintética, se pueden diseñar microorganismos capaces de: Capturar carbono y reducir emisiones de CO₂. Eliminar contaminantes en suelos y aguas. Producir biocombustibles como alternativa a los combustibles fósiles. Uso de inteligencia artificial y análisis de datos Permiten predecir cambios en los ecosistemas y mejorar la gestión de los recursos naturales. Optimización de cultivos y producción sostenible de biomasa. Integración en la economía circular Transformación de residuos en productos útiles como: Bioplásticos biodegradables. Energía limpia a partir de materia orgánica. Fertilizantes naturales que reducen la necesidad de químicos artificiales. Oportunidadesy Oportunidadesy Aplicacionesde Aplicacionesde laBiotecnología laBiotecnología
- 17. Álvarez, D. O. (2024, 30 diciembre). Ciclo del carbono - Qué es, sus etapas e importancia. Concepto. https://concepto.de/ciclo-del-carbono/ Álvarez, D. O. (2025, 14 enero). Ciclos biogeoquímicos - Qué son, tipos y su importancia. Concepto. https://concepto.de/ciclos-biogeoquimicos/ Ciclos biogeoquímicos. (2020, 14 abril). Portal Académico del CCH. https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia2/estructura-procesos- ecosistema/ciclos-biogeoquimicos Khan Academy. (s. f.). https://es.khanacademy.org/science/hs- biology/x4c673362230887ef:matter-and-energy-in-ecosystems/x4c673362230887ef:the- carbon-cycle/a/the-carbon-cycle-article Wu, H., Cui, H., Fu, C., Li, R., Qi, F., Liu, Z., Yang, G., Xiao, K., & Qiao, M. (2024). Unveiling the crucial role of soil microorganisms in carbon cycling: A review. Science of The Total Environment, 909, 168627. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168627 Falkowski, P. G., & Godfrey, L. V. (2008). Electrons, life and the evolution of Earth’s oxygen cycle. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 363(1504), 2705-2716. https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0054
- 18. Gadd, G. M. (2010). Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation. Microbiology, 156(3), 609-643. https://doi.org/10.1099/mic.0.037143-0 Schlesinger, W. H., & Bernhardt, E. S. (2020). Biogeochemistry: An Analysis of Global Change. Academic Press. Smith, S. E., & Read, D. J. (2008). Mycorrhizal symbiosis. Academic Press. Zengler, K., & Zaramela, L. S. (2018). The social network of microorganisms—how auxotrophies shape complex communities. Nature Reviews Microbiology, 16(7), 383-390. https://doi.org/10.1038/s41579-018-0004-5 Falkowski, P. G., & Godfrey, L. V. (2008). Electrons, life and the evolution of Earth's oxygen cycle. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 363(1504), 2705-2716. https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0054
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