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Principio de cultura oceánica 2
El océano y la vida en el océano moldean la Tierra
Sigue la materia a través de la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera. Relaciona el ciclo de las rocas y la tectónica de placas con los ciclos oceánicos del carbono, fósforo, nitrógeno y sílice.
Pregunta orientadora: ¿Cómo reciclan la materia los procesos oceánicos y los organismos marinos, y cómo construyen o transforman los materiales terrestres?
Etapa escolar de NMEA: Grados 9–12
Las guías para otras etapas escolares están en preparación.
Sigue la materia entre los reservorios terrestres, distingue el reciclaje del almacenamiento a largo plazo y explica cómo la vida marina y las actividades humanas alteran estas vías.
Objetivos de aprendizaje
Explica cómo la meteorización, la subducción, la sedimentación, la acreción y el vulcanismo conectan océano y tierra.
Distingue las vías del carbono orgánico e inorgánico, incluida la formación de carbonatos y los combustibles fósiles.
Compara la captación, regeneración, enterramiento y aportes humanos de fósforo y nitrógeno.
Explica cómo las estructuras de sílice pueden disolverse o incorporarse al registro sedimentario.
Enseña este principio
Por qué es importante
El CFD conecta geología y biología mediante el movimiento y la transformación de la materia. El alumnado puede comparar el reciclaje rápido en el agua de mar y las redes tróficas con el enterramiento, la formación de rocas, el levantamiento y la meteorización, más lentos.
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Sigue una vía del ciclo de las rocas
Tarea del alumnado
Usa la rama A del CFD y el mapa de rasgos oceánicos para dibujar una ruta desde la roca continental meteorizada hasta el sedimento oceánico, la subducción o acreción y el levantamiento. Etiqueta cada proceso.
Pregunta a la clase
¿En qué se diferencia la sedimentación de la subducción o la acreción?
Qué escuchar
La deposición y el transporte redistribuyen sedimentos; la subducción recicla la litosfera, mientras que la acreción añade material a una placa.
Usa CFD B2–B11 para seguir el carbono orgánico por la biomasa y la respiración, y después el carbono inorgánico por una concha, la disolución o el enterramiento y la formación de rocas.
Pregunta a la clase
¿Qué vías reciclan el carbono rápidamente y cuáles pueden almacenarlo durante más tiempo?
Qué escuchar
La respiración y la disolución devuelven carbono a reservorios inorgánicos; parte queda enterrada en rocas o combustibles fósiles. Su combustión devuelve dióxido de carbono a la atmósfera.
Usa CFD B12–B18 para conectar meteorización, fósforo disuelto, productores, consumidores, regeneración, afloramiento y enterramiento. Añade un aporte de fertilizante o aguas residuales.
Pregunta a la clase
¿Por qué un nutriente esencial se convierte en un problema cuando su aporte aumenta demasiado?
Qué escuchar
El fósforo favorece el crecimiento, pero los aportes excesivos pueden impulsar la eutrofización y cambiar las redes tróficas; parte sigue la ruta sedimentaria más lenta.
Identifica transformaciones en el ciclo del nitrógeno
Tarea del alumnado
Usa CFD B19–B25 para explicar por qué el nitrógeno atmosférico necesita transformarse antes de que la mayoría de los organismos pueda utilizarlo. Compara este ciclo con el del fósforo.
Pregunta a la clase
¿Qué papel desempeñan los microorganismos fijadores de nitrógeno?
Qué escuchar
Hacen que el nitrógeno esté disponible para las vías biológicas. El nitrógeno cambia de forma química, circula por las redes tróficas y puede quedar enterrado o recibir aportes de actividades humanas.
Usa CFD B26–B32 para seguir la sílice desde la meteorización hasta una diatomea o esponja y después comparar disolución y enterramiento. Añade la ruta que vuelve a exponer la roca en tierra.
Pregunta a la clase
¿Todos los esqueletos de sílice se convierten en roca?
Qué escuchar
La mayor parte de la sílice biogénica se disuelve; una fracción menor entra en sedimentos y materiales sedimentarios. El afloramiento, el levantamiento y la meteorización reconectan distintas partes del ciclo.
Sigue un elemento desde una fuente terrestre hasta la vida oceánica, después hasta una roca sedimentaria y de vuelta hacia el océano. Identifica una ruta de reciclaje más corta y una influencia humana en el ciclo.
Explora los conceptos
Ciclo de las rocas y tectónica de placasLa meteorización, la erosión, la sedimentación, la acreción y el vulcanismo conectan tierra y océano.
Las rocas se descomponen y los materiales se desplazan al océano.
La meteorización y la erosión descomponen las rocas; los ríos y la deposición atmosférica transportan muchos de sus productos al océano. Los materiales permanecen allí durante periodos distintos, llamados tiempos de residencia. La descomposición, formación, subducción y levantamiento de las rocas forman parte de un ciclo continuo.
Las placas oceánicas más densas pueden descender bajo las continentales. La subducción puede elevar los márgenes continentales y añadirles rocas y sedimentos oceánicos desprendidos de la placa descendente. Las fosas, los arcos insulares, los estratovolcanes y algunas cordilleras se asocian a la subducción; estos límites son destacados alrededor del Pacífico.
Algunas rocas y sedimentos oceánicos descienden al manto superior con una placa en subducción; otros materiales son raspados de la placa y se incorporan al margen continental. Son destinos diferentes dentro del ciclo de las rocas.
La sedimentación, la acreción y el vulcanismo forman nuevas rocas.
La sedimentación incluye partículas que se depositan por gravedad y material que las corrientes o las olas desplazan por el fondo marino. La acreción añade material a una placa tectónica. Junto con el levantamiento, los cambios del nivel del mar y el oleaje, estos procesos reorganizan los materiales terrestres. El vulcanismo en los límites y dentro de las placas forma nuevas rocas mediante procesos ígneos.
El levantamiento y la erosión pueden dejar expuestas tanto rocas ígneas como sedimentarias. La exposición revela material existente; el volcanismo forma nuevas rocas ígneas al enfriarse el magma o la lava.
Ciclo del carbonoSigue el carbono que se recicla rápidamente junto con las rutas más largas por sedimentos, rocas y combustibles fósiles.
El océano conecta los reservorios químicos de la Tierra.
La materia circula por la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera. El océano desempeña un papel fundamental en ciclos esenciales para la vida. El agua de mar contiene elementos en distintas concentraciones, como carbono, fósforo, nitrógeno, azufre, oxígeno, hierro, zinc, calcio, sodio y potasio; algunos organismos también necesitan silicio o estroncio.
El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
El océano es el mayor reservorio de carbono orgánico e inorgánico de reciclaje rápido. El dióxido de carbono atmosférico entra por difusión, mezcla y arrastre de burbujas. El carbono aparece en formas inorgánicas disueltas como dióxido de carbono, bicarbonato y carbonato; en compuestos orgánicos como carbohidratos, lípidos y aminoácidos; y en partículas, incluidos organismos vivos y muertos. La fotosíntesis y la quimiosíntesis transforman carbono inorgánico en materia orgánica; la respiración devuelve gran parte a formas inorgánicas. Parte del carbono orgánico se hunde, se acumula y puede acabar convirtiéndose en combustible fósil.
La mezcla incluye la convección cuando las diferencias de densidad provocan movimientos verticales del agua que intercambian materiales disueltos entre capas.
Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Los corales y otros organismos utilizan carbono inorgánico disuelto para formar conchas y esqueletos de carbonato cálcico. Gran parte se disuelve en aguas profundas; otra parte se acumula en calizas, creta y bancos carbonatados. El levantamiento, la acreción y los cambios del nivel del mar pueden exponer rocas sedimentarias marinas en tierra, donde la meteorización y la erosión devuelven material hacia el océano. Quemar combustibles fósiles libera dióxido de carbono a la atmósfera y afecta al clima y al pH oceánico.
Tanto los sedimentos que contienen carbono orgánico como los sedimentos de carbonatos inorgánicos pueden seguir largos recorridos geológicos de enterramiento, formación de rocas, levantamiento y exposición. La meteorización y la erosión devuelven material al ciclo activo del carbono; la oxidación del carbono orgánico expuesto puede liberar dióxido de carbono. Este retorno geológico es distinto de la combustión humana de combustibles fósiles.
Ciclo del fósforoSigue el fósforo desde las rocas meteorizadas a través de los organismos, el agua de mar y los sedimentos.
El fósforo forma parte de compuestos celulares esenciales.
Toda la vida necesita fósforo para compuestos como ATP, ADN y fosfolípidos. La meteorización de las rocas terrestres es su principal fuente oceánica. El fósforo aparece en formas inorgánicas disueltas como el fosfato, en formas orgánicas, en partículas como los minerales de apatita y en organismos vivos y muertos.
El reciclaje biológico y el enterramiento crean vías diferentes.
El fitoplancton y otros productores primarios captan fósforo disuelto, que después circula por las redes tróficas. La respiración y la regeneración devuelven el fósforo orgánico a formas inorgánicas disueltas; el afloramiento lo devuelve hacia la superficie. Parte del fósforo orgánico e inorgánico se acumula en sedimentos y se incorpora a rocas sedimentarias. El levantamiento, la acreción, los cambios del nivel del mar, la meteorización y la erosión reconectan este almacén a largo plazo con el océano. Los fertilizantes y las aguas residuales pueden aportar fósforo por las vías acuáticas, favoreciendo la eutrofización y alterando las redes tróficas.
Ciclo del nitrógenoDistingue el abundante nitrógeno atmosférico de las formas que pueden utilizar los organismos.
Los microorganismos transforman el nitrógeno en formas utilizables.
La vida necesita nitrógeno para aminoácidos y proteínas. La mayoría de los organismos no puede utilizar directamente el nitrógeno gaseoso atmosférico. Algunas bacterias, incluidas las cianobacterias, fijan nitrógeno en formas que pueden incorporarse a la biomasa y sustentar otros organismos. El nitrógeno circula entre nitrato, nitrito, amonio y compuestos orgánicos mediante fijación, nitrificación, desnitrificación, asimilación, amonificación y oxidación anaerobia del amonio.
Los compuestos de nitrógeno tienen distintos estados de oxidación: el nitrato, el nitrito y el amonio participan en diferentes transformaciones químicas y biológicas. Entre los compuestos orgánicos de nitrógeno está la urea; una lista de formas de nitrógeno debe distinguir el estado químico de la función biológica.
El nitrógeno circula por las redes tróficas, los sedimentos y los aportes humanos.
Los productores primarios captan nitrógeno disuelto; los consumidores lo obtienen mediante las redes tróficas. La respiración y la regeneración devuelven el nitrógeno orgánico a formas inorgánicas disueltas, y el afloramiento lo acerca a la superficie. Parte del nitrógeno orgánico queda enterrada en rocas sedimentarias, que el levantamiento, la acreción y los cambios del nivel del mar pueden exponer a la meteorización y la erosión. Los fertilizantes, las aguas residuales y la combustión de combustibles fósiles añaden nitrógeno por el agua o la atmósfera; los aportes excesivos pueden favorecer la eutrofización y alterar las redes tróficas.
Ciclo de la síliceRelaciona la meteorización mineral con las partes duras de los organismos y su registro sedimentario.
Algunos organismos construyen partes duras con sílice.
Las diatomeas, los radiolarios y algunas esponjas construyen estructuras de sílice, como frústulos, caparazones, espinas y espículas. La meteorización terrestre y la actividad volcánica aportan silicio al océano; los ríos transportan los productos de meteorización hacia el mar. El silicio aparece en formas disueltas y en partículas, incluidos minerales y material esquelético biológico.
La disolución, el enterramiento y la meteorización completan el ciclo.
La mayor parte de la sílice biogénica se disuelve tras morir los organismos; el afloramiento devuelve el silicio disuelto hacia las aguas superficiales. Una fracción menor queda enterrada y se transforma en materiales sedimentarios como sílex, diatomita y minerales arcillosos. El levantamiento, la acreción y los cambios del nivel del mar pueden exponerlos en tierra, donde la meteorización y la erosión los devuelven hacia el océano. Las alteraciones humanas de la meteorización continental, incluida la lluvia ácida, y del ciclo del agua pueden cambiar el aporte de silicio al océano.
Adaptado del CFD de NMEA del principio 2 para los grados 9–12 (2021, página 61 del manual). La guía sigue la rama del ciclo de las rocas y los cuatro ciclos biogeoquímicos. Las tareas de aula y los enlaces a la plataforma son propuestas didácticas de Blue Biome, no actividades proporcionadas por NMEA.
Conceptos y conexiones de la fuente
Las notas siguientes, en inglés, parafrasean la fuente de NMEA. También explican las adaptaciones con matices y las referencias corregidas.
A · Las rocas se descomponen y los materiales se desplazan al océano.
Weathering and erosion move land-derived rock material into the ocean as rocks continually form and break down.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Describe pathways and use can for subduction and uplift rather than implying every rock or plate follows one inevitable path. Define accretion as material addition, not every process that affects a plate.
Leer la explicaciónA1 · Las rocas se descomponen y los materiales se desplazan al océano.
Weathering, erosion, subduction, and uplift break down and recycle rocks.
Leer la explicaciónA2 · Las rocas se descomponen y los materiales se desplazan al océano.
Rivers and atmospheric deposition deliver weathering products.
Dense oceanic plates subduct beneath continental plates and can cause continental uplift.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Describe pathways and use can for subduction and uplift rather than implying every rock or plate follows one inevitable path. Define accretion as material addition, not every process that affects a plate.
Subducted plate boundaries characterize parts of the ocean such as the Pacific Rim.
Leer la explicaciónA7 · La sedimentación, la acreción y el vulcanismo forman nuevas rocas.
Accretion, sedimentation, volcanism, and igneous processes continually form rocks.
Leer la explicaciónA8 · La sedimentación, la acreción y el vulcanismo forman nuevas rocas.
Accretion adds material to a tectonic plate.
the diagram connects this with subduction, uplift, sea-level change, and waves.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Describe pathways and use can for subduction and uplift rather than implying every rock or plate follows one inevitable path. Define accretion as material addition, not every process that affects a plate.
Leer la explicaciónA9 · La sedimentación, la acreción y el vulcanismo forman nuevas rocas.
Sedimentation includes gravity settling and material moved along the seafloor by waves or currents.
Leer la explicaciónA10 · La sedimentación, la acreción y el vulcanismo forman nuevas rocas.
Volcanism at plate boundaries and within plates and other igneous processes create rock formations.
Uplift and erosion expose igneous and sedimentary rocks.
Leer la explicaciónB · El océano conecta los reservorios químicos de la Tierra.
The ocean is central to biogeochemical cycles essential for life.
Leer la explicaciónB1 · El océano conecta los reservorios químicos de la Tierra.
Elements occur in seawater at different concentrations.
many are essential to life, while silicon and strontium are needed by some organisms.
Leer la explicaciónB2 · El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
The ocean is the largest reservoir of rapidly cycling organic and inorganic carbon.
Leer la explicaciónB3 · El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
Atmospheric carbon dioxide enters through diffusion, mixing, and bubbles.
ocean carbon occurs in dissolved organic and inorganic forms and in particles and organisms.
Convective mixing exchanges carbon-containing materials between water layers.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Use named inorganic/organic pools rather than copying ambiguous or incomplete chemical formula lists. Do not classify methane as inorganic carbon or imply all sugars and lipids contain phosphorus or nitrogen. Describe dissolved silicon separately from particulate silica.
Leer la explicaciónB4 · El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
Photoautotrophs and chemoautotrophs fix inorganic carbon into organic matter.
Leer la explicaciónB5 · El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
Respiration converts much organic carbon back to inorganic carbon.
Leer la explicaciónB6 · El carbono pasa entre formas inorgánicas y orgánicas.
Some organic carbon sinks, accumulates on the seafloor, and may become fossil fuel.
Leer la explicaciónB7 · Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Organisms use dissolved inorganic carbon to form calcium carbonate shells and skeletal parts.
Leer la explicaciónB8 · Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Much shell-derived calcium carbonate dissolves in the deep ocean.
Leer la explicaciónB9 · Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Some shell and coral carbonate accumulates in limestone, chalk, and carbonate banks.
Leer la explicaciónB10 · Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Uplift, accretion, and sea-level change can expose carbon-bearing marine rocks to weathering and erosion on land.
Organic and inorganic sedimentary carbon both have geological return pathways through uplift, exposure and weathering.
Leer la explicaciónB11 · Las conchas carbonatadas conectan la vida con el ciclo de las rocas.
Fossil-fuel combustion transfers organic carbon to atmospheric carbon dioxide and affects climate and ocean pH.
Leer la explicaciónB12 · El fósforo forma parte de compuestos celulares esenciales.
Life needs phosphorus for ATP, DNA, and phospholipids.
Leer la explicaciónB13 · El fósforo forma parte de compuestos celulares esenciales.
Weathering of terrestrial rocks is the main ocean phosphorus source.
Leer la explicaciónB14 · El fósforo forma parte de compuestos celulares esenciales.
Ocean phosphorus occurs in dissolved inorganic and organic forms, particles including apatite, and organisms.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Use named inorganic/organic pools rather than copying ambiguous or incomplete chemical formula lists. Do not classify methane as inorganic carbon or imply all sugars and lipids contain phosphorus or nitrogen. Describe dissolved silicon separately from particulate silica.
Leer la explicaciónB15 · El reciclaje biológico y el enterramiento crean vías diferentes.
Producers take up phosphorus, food webs transfer it, regeneration returns inorganic forms, and upwelling returns phosphorus to the surface.
Leer la explicaciónB16 · El reciclaje biológico y el enterramiento crean vías diferentes.
Some organic and inorganic phosphorus enters sediments and later sedimentary rocks.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Use named inorganic/organic pools rather than copying ambiguous or incomplete chemical formula lists. Do not classify methane as inorganic carbon or imply all sugars and lipids contain phosphorus or nitrogen. Describe dissolved silicon separately from particulate silica.
Leer la explicaciónB19 · Los microorganismos transforman el nitrógeno en formas utilizables.
Life needs nitrogen for amino acids and proteins.
most organisms cannot directly use atmospheric nitrogen gas.
Leer la explicaciónB20 · Los microorganismos transforman el nitrógeno en formas utilizables.
Nitrogen-fixing bacteria including cyanobacteria make nitrogen available to marine life.
Leer la explicaciónB21 · Los microorganismos transforman el nitrógeno en formas utilizables.
Biological transformations cycle nitrogen among inorganic and organic forms through fixation, nitrification, denitrification, assimilation, ammonification, and anaerobic ammonium oxidation.
Nitrogen forms have different oxidation states; urea is an organic nitrogen compound.
Leer la explicaciónB22 · El nitrógeno circula por las redes tróficas, los sedimentos y los aportes humanos.
Producers take up nitrogen, food webs transfer it, regeneration returns inorganic forms, and upwelling returns nitrogen to the surface.
Leer la explicaciónB23 · El nitrógeno circula por las redes tróficas, los sedimentos y los aportes humanos.
Some organic nitrogen enters sediments and becomes organic matter in sedimentary rocks.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Use named inorganic/organic pools rather than copying ambiguous or incomplete chemical formula lists. Do not classify methane as inorganic carbon or imply all sugars and lipids contain phosphorus or nitrogen. Describe dissolved silicon separately from particulate silica.
Leer la explicaciónB24 · El nitrógeno circula por las redes tróficas, los sedimentos y los aportes humanos.
Uplift, accretion, and sea-level changes expose nitrogen-bearing marine rocks to weathering and erosion.
Leer la explicaciónB25 · El nitrógeno circula por las redes tróficas, los sedimentos y los aportes humanos.
Nitrogen from fertilizers, wastewater, and fossil-fuel combustion reaches the ocean through water or air and can fuel eutrophication and alter food webs.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Treat eutrophication as nutrient enrichment that can promote blooms and alter food webs, not as a synonym for harmful algal blooms.
Leer la explicaciónB26 · Algunos organismos construyen partes duras con sílice.
Diatoms, radiolarians, and sponges use silica for hard parts such as tests, frustules, spines, and spicules.
Leer la explicaciónB27 · Algunos organismos construyen partes duras con sílice.
Weathering and volcanic activity supply ocean silica.
rivers transport land-weathering products.
Leer la explicaciónB28 · Algunos organismos construyen partes duras con sílice.
Ocean silicon occurs in dissolved forms and in particulate minerals and biogenic skeletons.
Notas sobre la adaptación (en inglés)
Use named inorganic/organic pools rather than copying ambiguous or incomplete chemical formula lists. Do not classify methane as inorganic carbon or imply all sugars and lipids contain phosphorus or nitrogen. Describe dissolved silicon separately from particulate silica.