ciclos biogeoquimicos introduccion a eco

8/16/2019 Ciclos Biogeoquimicos Introduccion a Eco

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

M. en E. Juan Nemesio Ramírez Hernández


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DEFINICIÓN

La palabra bio-geoquímico implica el movimientocíclico de los elementos que participan losorganismos (bio), la atmósfera, las rocas ysuelo (geo) y procesos involucrados a nivel

de cambios químicos.

- En el ecosistema el flujo de materia es

cerrado ya que los nutrientes se reciclan.

- Son activados directa o indirectamente porla energía que proviene del sol.


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Anoxifotobacterias

d

Flujo de energía

Anoxifotobacterias

Productores

Procariotas quimiosintéticos

Consumidores

Algas eucarióticasCianobacterias

(aerobias y anaerobias)

primarios

eciclado

de

nutrientes Proto!oos"Algas mixotrofas

#acterias quimio$eterotrofas y

foto$eterotrofas anoxigénicas

(loop microbiano) %ongos

&escomponedores #acterias"Arqueas" %ongos


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DEFINICIÓN

Componentes

esenciales

• Organizan los nutrientes en

sustancias utilizables por seresvivos (consumidores)

Productores

primarios

• Suministran sustancias simplesa partir de la descomposición de

sustancias mas complejas.

Descomponedores

• Transportan nutrientes entrecomponentes abióticos y losorganismos (biótico)

Aire - Agua


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BIOGEOQUÍMICOS

Los seres vivos Transformación de la materia

y la energía

TM!"#ER$gases y va%or de agua&

L'T!"#ER$corteza terrestre&H'(R!"#ER

$oc)anos* lagos y ríos&


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P ARTES DEL CICLO

El ciclo bio-geoquímico se compone dedoselementos un Reservorio y componentecíclico

• Generalmente no

biológico, amplio y demovimiento lento (e.g.fondos oceánicos, laatmósfera)

Reservorio

• Porción pequeña del ciclo,pero activa (lleva –recoge) entre organismos ysu entorno inmediato.(e.g. organismos)

Componentecíclico


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C ATEGORÍAS DE RESERVORIOS

Se definen dependiendo en qué componente (reservorio) se

encuentra la mayor cantidad del elemento De esta manera,los ciclos biogeoquímicos

SEDIMENTARIOS.

pueden serGASEOSOS o

•Reservorio: atmósfera,océanosGeneralmente corresponden

a ciclos globalesSe incluyen en estacategoría: NITRÓGENO,OXÍGENO, CARBONO

•

•

G a s e

o s o


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C ATEGORÍASDE RESERVORIOS

• En estos ciclos los reservoriosse encuentran en las rocas, elsuelo y minerales• Los minerales se puedenencontrar como sales disueltas

en lagos, corrientes, océanos.• El ejemplo típico de este tipode ciclos es el ciclo delFÓSFORO S

e d i m

e n t a r

i o


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C ATEGORÍASDERESERVORIOS

•Algunos elementostienen reservorios tantoa nivel gaseoso(atmosférico) como

sedimentario (litosfera)•El ciclo del AZUFREtiene esta característica C

o m b i n a d o

s


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AGENTES DE MOVIMIENTO

Tanto los ciclosSEDIMENTARIOScomo losGASEOSOSrequieren de agentes para elmovimiento de sustancias.

Estos pueden ser BIOLOGICOS (organismos)o

NO BIOLOGICOS (agua, aire, lava,)


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IMPORTANCIA AMBIENTAL

El tamaño de lasreservorios es importanteparaevaluar el efecto de la actividadhumana

ElCO2 representa menos del 1% en la

atmósferay es una parte pequeña del ciclocarbono.

Sin embargo,cambios pequeños en las

del

concentraciones de CO2 pueden incidir

significativamente en la temperatura del

planeta


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ESTRUCTURA DE LOS CICLOS

• Precipitación (lluvias) Meteorización (degradaciónde las rocas que libera sustancias)• Toma de nutrientes - Asimilación en tejidos -descomposición cuando mueren (Descomponedoreslos vuelven minerales)Entradas

• Clima influencia la tasas de ciclaje de nutrientes= CALOR + HUMEDAD Incrementan tanto laproductividad primaria como la descomposición• TROPICOS son mas altas que en ALTAS

LATITUDES (e.g.desiertos y praderas)

Ciclo

interno• SALIDA DE LOS ECOSISTEMAS PORRespiración - Herbivoría -Cultivos - Fuego -escorrentíaSalidas


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CICLO DELC ARBONO

Fuentes de carbono CO2enorganismos vivos

Depósitosfósiles de combustible

Elstock en la atmósfera es pequeño (CO2 esmenos del 1% en la composición de laatmósfera)

Movimiento del carbono Fotosíntesis retira CO2 del aire y loconvierte en energía química (alimentos)

Consumidores asimilan esta energía,primero herbívoros y luego carnívoros

-Tanto plantas como animales liberan CO2

(respiración)

Carbón en organismos muertos es devuelto


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F ACTORES QUE INFLUENCIAN EL CICLO

Temperatura y precipitación

Trópicos

Descomposición y productividad = alta

Movimiento del carbono rápido, poca acumulación

Zonas Boreales/Tundra (altas latitudes):

Temperaturas bajas favorecenacumulación de materia orgánica (humus -turba).

En tiempo geológico (miles - millones deaños), este carbono que sale del ciclo formadepósitos fósiles de carbón, petróleo gasnatural.


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F ACTORES QUE INFLUENCIAN EL CICLO


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C ARBONO EN SISTEMAS ACUÁTICOS

Similar al ambiente terrestre:

Fitoplankton hace fotosíntesis: El CO2 disuelto

en agua o como carbonato se convierte en tejidos

de plantas.

Las plantas son consumidas por herbívoros yluego por carnívoros.Los organismos (plantas y animales) respiran

liberando CO2.

Los organismos cuando mueren, se descomponen

y devuelven carbono.

El carbono no reintegrado puede formar parte de


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C ARBONO

Pidwirny, M. (2006). "The Carbon Cycle". Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. Date Viewed . http://www.physicalgeography.net/fundamentals/r.html

http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.html


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V ARIACIONES

CAMBIOS EN NIVELES DE CARBONO

Durante el día por fotosíntesis, los niveles de

CO2 descienden

Durante la primavera y el verano por mayorradiación solar y duración de los días, los nivelesde CO2 bajanEn las noches por respiración de plantas y

animales el CO2 aumenta.

En otoño y primavera, con la caída de las hojas,

los niveles de CO2 aumentan.

Bajos niveles de fotosíntesis. Recordar las


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•

•

••

••

V ARIACIONESFluctuaciones anuales por la fotosintesis (mas plantas en el hemisf erio norte que en

el

sur )

Aún así,

la

tendencia es al incr emento de la

concentr ación

de C02 a nivel

mundial

co2 A'C' *+'%,-

2008

*A *A.A ,+A

390 Augu

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r d

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5

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7

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8

200

9

#$%&'%. &atíonal ceanic and Atmos pheríc Administration &AA (Aosto 20*2)


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Registro +istórico ,- atmósfera

• La concentraciónde ,- en la

atmósfera no +asido constante


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cri** ln!i!u!ion o +ceanogr a*hy

+ AA -ar!h y!e /eearch abora!ory

V ARIACIONES

A!o*her ic C02 a! Mauna oa +ber1a!or y

400

380

%o

""!

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a"360

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(l.

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"

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(l.

340

320

1960 197 198 199 2000 201 /3-T-4 +AA


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*etano atmosférico

&esde /123 el C+4 atmosférico

aumentado un 546

y el C%7 un /2/6

$a

l C%7 tiene un efecto

52 8eces mayor que el

C+4


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5uen!e *rinci*ale de e!ano

Pro*eccin de *e!rleo

Cul!i1o de arro%

7anadera in!eni1a

Con!ainacin de agua

9er!edero

P,9:+;$idratos de metano


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CICLODELNITRÓGENO

h!!*4$$web.i!.edu$:2.000$www$2006$!ea$nano06$reearch.h!l

http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/http://web.mit.edu/12.000/


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CICLO DEL &+'-%&

NITRÓGENO

%l itrógeno es un componente esencial de lasproteí nas" loques constitu/entes de la vida.

%l 1


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CICLO DEL NITRÓGENO


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28/56



29/56



30/56



31/56


Las consecuencias de los cam/ios %roducidos %or el +om/re en el ciclo del


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Las consecuencias de los cam/ios %roducidos %or el +om/re en el ciclo delnitrógeno

,om/ustión de de%ósitos deMateria orgánica

#i1ación arti2cial de N

(isminución de /acterias

desnitri2cantes

umento de amonio yó3idos de nitrógeno en laatmósfera

umento del nitrógenodis%oni/le %ara los seresvivos

Lluvia ácida

Efectoinvernadero

Escalaregional

Escalaglo/al

umento en la21ación de ,-4)rdida de otros

nutrientes* como ,a y 5

6 N en ríos yestuarios


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El fósforo es utilizado entre otros, en los ácidos

nucleicos

EL CICLO DEL FÓSFORO

Generalidades

El ciclo del Fósforo no tiene un componenteatmosférico

El principal reservorio se encuentra en lalitósfera, en el mineral de apatita y enalgunas rocas


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Movimiento del fósforo

Esencialmente,

de la litosfera

(superficiales

nuevamente.

Elretorno del

el fósforo va desde losdepósitos

hacia los sedimentos marinos

yprofundos) y luego a la tierra

fósforo a la tierra desde los

fondos oceánicos se produce entiempo

geológico, es decir, millones de años. En tierra sigue el ciclo del agua en el

intervalotierra - mar(ESCURRIMIENTO)


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Movimiento del fósforo

El fósforo de lasrocas se libera vía meteorización-acción de los elementos ambientales -agua,viento- sobre la roca-. Fósforo inorgánico

Elfósforo luego es arrastrado por viento y/oagua a locaciones mas alejadas -sigue elciclo delagua en la parte terrestre- y es asimilado por lasplantas.

Así como el Carbono y Nitrógeno, el fósforo sigue lacadena alimenticia a medida que un organismoconsumo a otro.

Los descomponedores liberan fosforo de desechos yorganismos muertos


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Pho*horu cycle

,.. 5u*!a=e

by *lan!

&& u*!a=eby

algae and o!her

diwl1ed >>>*horoyn!he!ic

*ho*ha!e organi

6



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EL CICLO DEL FÓSFORO ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

Similar al terrestre. Elfósforo disueltoen el agua es

asimilado por las plantasyalgas.

Losmoluscos y peces consumen lasplantas.

Losdescomponedores liberan fosfato inorgánico delos desechos yorganismosmuertos, listo para serusado por las plantas.

Elfosforo no absorbido se sedimenta y quedaaislado del ciclobiológico.

-El fósforo tiende a serarrastrado por los ríos hacia losocéanos.

Allí puede permanecermillones de años.

-Elsurgimiento de losfondosoceánicospueden hacer

disponible este material de nuevo


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EL CICLO DEL FÓSFORO–EL GUANO


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Efectos del +om/re so/re el ciclo del fósforo

Enri7uecimiento de aguas en fósforo•%or drena1e desde cam%os cultivados

•(etergentes

Eutro2cación

•umento de la 44N

•(isminución de la diversidad

•umento de la tur/idez


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EL CICLO DEL AZUFRE

•RESERVORIOS tanto sedimentario como gaseoso•La fase gaseosa (atmosférica) le permite circulara escala global

Generalidades

•Combustión de combustibles fósiles•Erupciones volcánicas•Intercambio en la superficie de losoceános•Gases liberados por descomposición.

Entrada a laatmósfera

•1. A la atmósfera entra como sulfuro de hidrógeno(H2S). Allí interactúa con el oxígeno para formardióxido de azufre (SO2).•2. El SO2 es soluble en agua y retornado a lasuperficie como acido sulfúrico débil (H2SO4).

Reacciones


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ELCICLODEL AZUFRE

•3. Sin importar la fuente el azufre soluble es tomado por las plantas eincorporado por procesos metabólicos:•Fotosíntesis•Aminoácidos a base de sulfuro

•De los productores (plantas), el azufre se transfiere a losconsumidores

•4. Excreción (desechos) y la muerte, llevan azufre al suelo así como losfondos de lagos y mares. Allí bacterias liberan sulfuro de hidrógeno osulfato.• Bacterias reducen el H2S a azufre elemental• Cianobacterias: En presencia de luz usan H2S en la fotosíntesis y loconvierten en sulfato o en azufre elemental

•5. El azufre elemental en presencia de hierro (Fe) y condicionesanaeróbicas precipita como sulfuro ferroso (FeS2).

• El FES2 es insoluble en pH neutro y ácido y se aferra al lodo ysuelo húmedo•6 Rocas sedimentarias contiene sulfuro ferroso en forma de pirita,asociada a depósitos de carbón.•7. Las piritas expuestas reaccionan con el oxígeno y en presencia deagua producen sulfato ferroso (FeSO4) y acido sulfúrico (H2SO4). Estoscompuestos son lixiviados y pueden alcanzar ecosistemas acuáticosPIRITA donde destruyen la vida.

Reacciones


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EL CICLO DEL AZUFRE


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EL CICLO DEL AZUFRE

'=';

-l co*ue!o de a%ure doinan!e e el @2 (*an!ano de agua dulce y

uelo

an;ico)

Ac!i1idad 1olcnica con!ribuye al ciclo biogeo?uico.

Ac!i1idade huana con!ribuyen al ciclo (llu1iaacida

+CA+=;

(C@)2. Princi*al ga ei!ido *or *roceo biolgico y *rinci*al

uen!e

na!ur al de gae de a%ure a la a!era

A'*+=FA;

Peri!e la circulacin global

@2 (uluro de @idr geno) 02 (;ido de A%ure)


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1luvia cida

(@20B / @20)

af ectando osques / estatuas

EL CICLO DEL AZUFRE


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CICLO DEL OXÍGENO

•El principal reservorio es la atmósfera (~20%)•Otros reservorios son el agua y el dióxido decarbono (CO2), asociados a la fotosíntesis

Reservorio

• El oxígeno se produce por:• 1 Rompimiento del vapor de agua mediado por luzsolar• H20 disociados para producir H y O

• Mayor parte del H se va al espacio.• 2 Fotosíntesis

• El oxígeno es liberado de la molécula de agua en lafotosíntesis• -En la respiración se reincorpora como parte de lamolécula de agua• 3 Parte del oxígeno se reduce a ozono (O3)mediante

radiación ultravioleta

Reacciones


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CICLO DEL OXÍGENO

• El oxígeno es muy reactivo y su ciclaje por los ecosistemas esComplejo• Como constituyente del CO2 circula por el ecosistema• Parte del CO2 se combina con calcio para formar• -carbonatos• -nitratos• -óxidos férricos• En estos estados el oxigeno se retira temporalmente de lacirculación.

COMBINACIÓNCON

OTRASSUSTANCIAS

EL POOL DEOXIGENO

• Se mantiene por el equilibrio dinámico entre la producción deoxígeno (fotosíntesis) y su consumo en la respiración (oxidaciónde carbohidratos, liberando dióxido de carbono, energía y agua)


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CICLODELOXÍGENO

!Ma!eria orgnicade la

u*ericie2 AD+e;*E

:Dn!e*erie

:6

-n!ierr o:6

:6;

:0e;*8Datos en IO exp 12 rrio,es de 02 por

año

El ozono8 -9


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El ozono8 -9

Tro%osfera

Estratosfera

/iosfera

0 :m

;< :m

- 6 => ? ;@ nm - 6 -

- 6 - 6 M

-9 6 => ? 90@ nm

-96M -zog)nesis

- 6 -

- 6 -9 - 6 - -zonólisis

>UV

< UV

/sor/e %arte de la energía


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EL CICLO DEL AGUA

El ciclo del agua - i d l


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El ciclo del agua

AB*


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/ee1a*orare inedia!aen!eMar

Tierra4 5il!rareToada *or laraceCorrer *or uen!e de agua ar

Agua ub!erranea4

-;!raccin 9 1elocidad de recarga

: naranFa B: G B:6 l

: hue1o BEB G E68 l

: leche .EB: l

: b carne :.2B8l


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F(e 7u) de%ende la relación del contenido de agua entrecom%artimentosG

gua lí7uida

>a%or de agua

gua congelada

,ondensaciónEva%oración

Tem%eratura

Ncleos de condensación

(escenso crioscó%ico %orcontaminantes

Ncleos decondensación

,ontaminación$+ollín&

Naturales

,ontaminantes


53/56

Trans%iración yeva%oración

%ercoladogua en elsuelo

E3tracción %or raíces

eva%oración

Eva%otrans%iración > %reci%itación y agua en elsuelo

scenso de agua%rofunda salada

4reci%itación

Re%resentación %orcentual de la %reci%itación y la


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(atos de =NE",-* @@I

Re%resentación %orcentual de la %reci%itación y la%o/lación +umana %or continente

=sos del agua.so del agua :lobal


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=sos del agua

.sos del agua en >frica

Agricul!uraDndu!ria


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ciclos biogeoquimicos introduccion a eco

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