Plan docente de la asignatura

 

 

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Datos generales

 

Nombre de la asignatura: Biogeoquímica

Código de la asignatura: 568356

Curso académico: 2021-2022

Coordinación: Andrea Butturini

Departamento: Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales

créditos: 6

Programa único: S

 

 

Horas estimadas de dedicación

Horas totales 150

 

Actividades presenciales y/o no presenciales

50

 

-  Teoría

Presencial

 

20

 

(classes teóricas de 2 horas cadauna)

 

-  Prácticas de ordenador

Presencial

 

6

 

(Simuaciones con ordenador)

 

-  Prácticas de laboratorio

Presencial

 

9

 

(Actividad de laboratorio)

 

-  Salida de campo

Presencial

 

9

 

(Salida de campo )

 

-  Seminario

Presencial

 

6

 

(Casos prácticos)

Trabajo tutelado/dirigido

50

Aprendizaje autónomo

50

 

 

Recomendaciones

 

Schneider, E. D., Sagan, D., (2009). La termodinámica de la vida. Tusquets.

Postgate, J. R., &   (1995). Las fronteras de la vida. Crítica.

Margulis, L., & Sagan, D. (2001). Microcosmos: cuatro mil millones de años de evolución desde nuestros ancestros microbianos (No. 523.1 M331m). Barcelona, ES: Tusquets Ed..

 

 

Competencias que se desarrollan

 

La naturaleza multidisciplinaria de la biogeoquímica permite al alumno adquirir una herramienta formativa muy flexible que entrena a abordar temas y cuestiones científicas relacionadas al funcionamiento de los sistemas naturales, desde diferentes puntos de vista.

En este contexto, el curso se propone introducir los conceptos básicos teóricos y prácticos-aplicados, que sustentan el cuerpo de la biogeoquímica.

A lo largo del curso se hará énfasis a la importancia de los procesos tanto abióticos como bióticos y la interacción entre ambos, en el transporte y reciclaje de la  materia y, captación y transformación  de energía en los sistemas terrestres y acuáticos.

 

 

 

 

Objetivos de aprendizaje

 

Referidos a conocimientos

Objetivos de aprendizaje:

La biogeoquímica es una disciplina cuyo objetivo consiste en estudiar los ciclos de la materia y los flujos de energía en la Tierra y sus componentes.

La biogeoquímica cubre un amplio espectro de escalas de observación tanto espacial como temporal que oscilan desde una perspectiva planetaria, hasta el nivel microbiano pasando por la escala ecosistémica. Implementa el lenguaje de la química y se sostiene de los conocimientos de la química, la física, la biología y la geología. Su naturaleza multidisciplinaria permite al alumno adquirir una herramienta formativa muy flexible que entrena a abordar temas y cuestiones científicas relacionadas al funcionamiento de los sistemas naturales, desde diferentes puntos de vista.

En este contexto, el curso se propone introducir los conceptos básicos teóricos y prácticos-aplicados, que sustentan el cuerpo de la biogeoquímica.

A lo largo del curso se hará énfasis a la importancia de los procesos tanto abióticos como bióticos y la interacción entre ambos, en el transporte y reciclaje de la  materia y, captación y transformación  de energía en los sistemas terrestres y acuáticos.

 

 

Català: 

“*Llevat que les restriccions imposades per les autoritats sanitàries obliguin a una priorització o reducció d’aquests continguts.” 

 

Cast. 

“*A menos que las restricciones impuestas por las autoridades sanitarias obliguen a una priorización o reducción de estos contenidos.” 

Angl. 

“*Unless the requirements enforced by the health authorities demand a prioritization or reduction of these contents.” 

 

 

 

Bloques temáticos

Se compone de dos bloques: “Fundamentos teóricos” y “Casos prácticos y aplicados”.

 

 

 

Bloques temáticos

 

1. La biogeoquimca y sus fundamentos teóricos

*  Definiciones de ciclos de materia y energía. Compartimentos, flujos y retroalimentaciones.

Diversidad metabólica. Energía y gradientes de óxido-reducción.

Interacciones geosfera-hidrosfera: Disolución y precipitación de minerales. La secuencia evaporítica.

Ciclo del Carbono en sistemas acuáticos: lagos e embalses. Balance de masa del carbono; intercambio de gases agua-atmosfera. Producción primaria

Materia: Principios de estequiometria. Macro y micro-nutrientes: origen, abundancia y biodisponibilidad.

La materia orgánica muerta-descomposición. Suelos-agua. Sustancias húmicas

Interconexiones entre ciclos

Biogeoquímica planetaria: Definición de habitabilidad, sistema silicato-carbonato y termostato climático.

2. Biogeoquímica práctica y aplicada

*  Transporte, retención y liberación de nutrientes en sistemas fluviales (Seminario)

Flujos de carbono inorgánico e intercambio de gases. Interfase agua-atmosfera. Intercambio de solutos interfase sedimentos-agua. El caso del embalse de Sau (seminario-ordenador).

Balance de masas de carbono. Ejemplo del embalse de Sau; cálculo de la producción neta ecosistémica  a partir del balance de oxígeno (seminario-ordenador).

Interacción entre el ciclo del Carbono-Azufre y Hierro. Oxidación e hidratación de la pirita e acidificación del medio (seminario).

Ambientes extremos. Lagos meromicticos y euxinicos; lagunas endorreicas intermitentes hipersalinas (seminario y salida de campo)

Conceptos y técnicas espectroscópicas. Absorbancia y fluorescencia de la materia orgánica disuelta (salida de campo y laboratorio)

 

 

Metodología y actividades formativas

 

A continuació se detalla la metodologia relacionada a las actividades practicas:

Practica de ordenador (3 hrs). Ciclo del Carbono en lagos/embalses. Las formas de carbono inorgánico a partir de   los datos de alcalinidad, pH, y temperatura

 Practica de campo-ordenador (6 hrs): Intercambio de gases interfase agua-atmosfera

Salida de campo (todo el día). ambientes extremos. Tecnicas de muestreo de aguas superficiales, intersticiales y cores de sedimentos; Lagunas hipersalinas;   Salmueras; biofilms.

Laboratorio+ tratamiento de dados (todo el día) Conceptos y técnicas espectroscópicas en las análisis de la materia orgánica disuelta.

Ciclo del fosforo: análisis del fosforo reactivo soluble

Ciclo del nitrógeno: análisis del NH4+

Ciclo del azufre: análisis del S2-

Tecnicas espectroscopicas de analisis de la materia orgánica disuelta.

Actividad Interactiva (2 hrs). Realidad Virtual: “Sandbox”. Impacto de la topografía-relieves en la hidrología i biogeoquímica.

 

"*La metodologia docent proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.” 

Cast. 

“*La metodología docente propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.” 

Angl. 

“*The proposed teaching methodology may experience some modifications depending on the restrictions to face-to-face activities enforced by health authorities.” 

 

 

Evaluación acreditativa de los aprendizajes

 

La evaluación integra tres ejes:

  1. Asistencia, participación, actitud, implicación y capacidad de trabajar en grupo por parte de los alumnos durante las diferentes actividades desarrolladas durante el curso (20% de la nota final).
  2. Cumplimiento de las actividades evaluativas durante las clases teóricas, seminarios y prácticas de ordenador (análisis criticas de artículos científicos; conocimientos de conceptos teóricos; ejercicios de ordenador) (un 30% de la nota final).
  3. Cumplimiento de las actividades relacionadas a la salida de campo i laboratorio: conocimientos básicos de técnicas de muestreo, recolección y preservación de muestras, aprendizaje de técnicas analíticas de laboratorio (30% de la nota final).
  4. Examen final de 2 horas de avalaución de los conceptos teóricos (20% de la nota final).


*"L’avaluació proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.” 

Cast. 

“*La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.” 

Angl. 

“*Student’s assessment may experience some modifications depending on the restrictions to face-to-face activities enforced by health authorities.” 

 

 

Fuentes de información básica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Libro

Butturini A., Garcia-Castallanos D., Jordi C., Ribas I., Urmeneta J. (2020) (In)habitabilidad planetaria. Fundamentos de astrogeobiologia. Ed. Marcombo.

Nealson, K. H., & Rye, R. (2003). Evolution of metabolism. Treatise on Geochemistry8, 682.

Raymond, P. A., & Spencer, R. G. (2015). Riverine DOM. In Biogeochemistry of marine dissolved organic matter (pp. 509-533). Academic Press.

Schlesinger, William H., and Emily S. Bernhardt. Biogeochemistry: an analysis of global change. Academic press, 2013.

Zhang, M., & He, Z. (2015). Characteristics of dissolved organic carbon revealed by ultraviolet–visible absorbance and fluorescence spectroscopy: The current status and future exploration. Labile organic matter—chemical compositions, function, and significance in soil and the environment, (sssaspecpub62), 1-22.

Stets, E. G., R. G. Striegl, G. R. Aiken, D. O. Rosenberry, and  T. C. Winter (2009), Hydrologic support of carbon dioxide flux revealed by whole-lake carbon budgets, Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, 114, G01008, doi: 10.1029/2008JG000783.

Artículo

Battin, T. J., Kaplan, L. A., Findlay, S., Hopkinson, C. S., Marti, E., Packman, A. I., ... & Sabater, F. (2008). Biophysical controls on organic carbon fluxes in fluvial networks. Nature geoscience1(2), 95.

Cole, J. J., Prairie, Y. T., Caraco, N. F., McDowell, W. H., Tranvik, L. J., Striegl, R. G., ... & Melack, J. (2007). Plumbing the global carbon cycle: integrating inland waters into the terrestrial carbon budget. Ecosystems10(1), 172-185.

Marcé, R.; et al. 2015. Carbonate weathering as a driver of carbon dioxide supersaturation in lakes  914244 - Nature Geoscience. Nature Publishing Group. 8, pp.107-111. 

López, P., Marcé, R., & Armengol, J. (2011). Net heterotrophy and CO2 evasion from a productive calcareous reservoir: Adding complexity to the metabolism‐CO2 evasion issue. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences116(G2).

Megonigal, J. P., Hines, M. E., & Visscher, P. T. (2004). Anaerobic metabolism: linkages to trace gases and aerobic processes. Biogeochemistry.

Küsel, K. (2003). Microbial cycling of iron and sulfur in acidic coal mining lake sediments. Water, Air and Soil Pollution: Focus3(1), 67-90.

Li, P., & Hur, J. (2017). Utilization of UV-Vis spectroscopy and related data analyses for dissolved organic matter (DOM) studies: A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 47(3), 131-154.