La materia circula desde los seres vivos hacia el ambiente abiótico, y viceversa. Esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos, que son los movimientos de agua, de carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos que en forma permanente se conectan con los componentes bióticos y abióticos de la Tierra.
Los
componentes del entorno geológico son: 1) la atmósfera, constituida
fundamentalmente por gases, que incluyen el vapor de agua; 2) la litosfera, la
corteza sólida de la Tierra y 3) la hidrosfera, que comprende los océanos,
lagos y ríos, que cubren ¾ partes de la superficie terrestre.
Los
componentes biológicos de los ciclos biogeoquímicos incluyen los productores,
consumidores y degradadores.
El papel
de cada descomponedor puede ser muy especializado.
Como
resultado de la actividad metabólica de los descomponedores, de los compuestos
orgánicos se liberan sustancias inorgánicas al suelo o al agua. Desde el suelo
o el agua, estas sustancias son vueltas a incorporar a los tejidos de los
productores primarios, pasan a los consumidores y detritívoros y luego son
entregadas a los descomponedores, de los cuales entran nuevamente en las
plantas, repitiendo el ciclo.
Los
elementos que necesitan los organismos vivos suelen estar presentes en sus
tejidos en concentraciones más elevadas que en el aire, el suelo y el agua
circundantes. Esta concentración de elementos resulta de la absorción selectiva
de sustancias por las células vivas, amplificada por los efectos de
concentración de las cadenas tróficas. En circunstancias naturales, este efecto
de concentración –denominada también bioacumulación– suele ser variable;
generalmente, los animales tienen un mayor requerimiento de minerales que las
plantas, porque gran parte de la biomasa vegetal es celulosa.
Los ciclos biogeoquímicos más importantes corresponden al agua, oxígeno, carbono y nitrógeno. Gracias a estos ciclos es posible que los elementos principales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) estén disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos.
Los océanos contienen alrededor del 71% del
carbono del planeta en forma de carbonato y bicarbonato. Un 3% adicional se
encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. El carbón fósil
representa un 22%. Los ecosistemas terrestres, donde los bosques constituyen la
principal reserva, contienen alrededor del 3-4% del carbono total, mientras que
un pequeño porcentaje se encuentra en la atmósfera circulante y es utilizado en
la fotosíntesis.
Los ciclos biogeoquímicos más importantes corresponden al agua, oxígeno, carbono y nitrógeno. Gracias a estos ciclos es posible que los elementos principales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) estén disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos.
Los ciclos
biogeoquímicos pueden ser gaseosos, sedimentarios y mixtos.
-Ciclos gaseosos
Los elementos casi siempre se distribuyen tanto en la atmósfera como en
el agua y de ahí a los organismos, y así sucesivamente.
Los elementos que cumplen ciclos gaseosos son el carbono, el oxígeno y el
nitrógeno.
La transformación de elementos de un estado a otro es relativamente
rápida.
-Ciclos sedimentarios
Son aquellos donde los elementos permanecen formando parte de la tierra,
ya sea en las rocas o en el fondo marino, y de ahí a los organismos. En estos,
la transformación y recuperación de estos elementos es mucho más lenta.
Ejemplos de ciclos sedimentarios son el del fósforo y el del azufre.
-Ciclos mixtos
El ciclo del agua es una combinación de los ciclos gaseoso y
sedimentario, ya que esa sustancia permanece tanto en la atmósfera como en la
corteza terrestre.
Ciclo del agua
Los rayos solares calientan las aguas. El
vapor sube a la troposfera en forma de gotitas. El agua se evapora y se
concentra en las nubes. El viento traslada las nubes desde los océanos hacia
los continentes.
A medida que se asciende bajan las
temperaturas, por lo que el vapor se condensa. Es así que se desencadenan
precipitaciones en forma de lluvia y nieve.
El agua caída forma los ríos y circula por
ellos. Además, el agua se infiltra en la tierra y se incorpora a las aguas
subterráneas (mantos freáticos). Por último, el agua de los ríos y del subsuelo
desemboca en los mares.
Ciclo del carbono
El carbono, como dióxido de carbono, inicia
su ciclo de la siguiente manera:
Durante la fotosíntesis, los organismos productores
(vegetales terrestres y acuáticos) absorben el dióxido de carbono, ya sea
disuelto en el aire o en el agua, para transformarlo en compuestos orgánicos.
Los consumidores primarios se alimentan de esos productores utilizando y
degradando los elementos de carbono presentes en la materia orgánica. Gran
parte de ese carbono es liberado en forma de CO2 por la respiración,
mientras que otra parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los
carnívoros (consumidores secundarios), que se alimentan de los herbívoros. Es
así como el carbono pasa a los animales colaborando en la formación de materia
orgánica.
Los organismos de respiración aeróbica (los
que utilizan oxígeno) aprovechan la glucosa durante ese proceso y al
degradarla, es decir, cuando es utilizada en su metabolismo, el carbono que la
forma se libera para convertirse nuevamente en dióxido de carbono que regresa a
la atmósfera o al agua.
Los desechos de las plantas, de los animales
y de restos de organismos se descomponen por la acción de hongos y bacterias.
Durante este proceso de putrefacción por parte de los descomponedores, se
desprende CO2.
En niveles profundos del planeta, el carbono
contribuye a la formación de combustibles fósiles, como el petróleo. Este
importante compuesto se ha originado de los restos de organismos que vivieron
hace miles de años. Durante las erupciones volcánicas se libera parte del carbono
constituyente de las rocas de la corteza terrestre.
Una parte del dióxido de carbono disuelto en
las aguas marinas ayuda a determinados organismos a formar estructuras como los
caparazones de los caracoles de mar. Al morir, los restos de sus estructuras se
depositan en el fondo del mar. Con el paso del tiempo, el carbono se disuelve
en el agua y es utilizado nuevamente durante su ciclo.
Ciclo del oxígeno
El ciclo del oxígeno está estrechamente
vinculado al del carbono, ya que el proceso por el cual el carbono es asimilado
por las plantas (fotosíntesis) da lugar a la devolución del oxígeno a la
atmósfera, mientras que en el proceso de respiración ocurre el efecto
contrario.
Otra parte del ciclo natural del oxígeno con
notable interés indirecto para los organismos vivos es su conversión en ozono
(O3). Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones
muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno (O) que
reaccionan con otras moléculas de O2, formando ozono. Esta reacción
se produce en la estratosfera y es reversible, de forma que el ozono vuelve a
convertirse en oxígeno absorbiendo radiaciones ultravioletas.
El Nitrógeno
La reserva fundamental es la atmósfera, que
está compuesta por un 78% de nitrógeno. No obstante, la mayoría de los seres
vivos no lo puede utilizar en forma directa, con lo cual dependen de los
minerales presentes en el suelo para su utilización. En los organismos
productores el nitrógeno ingresa en forma de nitratos, y en los consumidores en
forma de grupos amino. Existen algunas bacterias especiales que pueden utilizar
directamente el nitrógeno atmosférico. Esas bacterias juegan un papel muy
importante en el ciclo al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma
convierten el nitrógeno en otras formas químicas como amonio y nitratos, para
que puedan ser aprovechadas por las plantas.
Ciclo del nitrógeno
Está compuesto por las siguientes etapas.
1- Fijación: se produce cuando
el nitrógeno atmosférico (N2) es transformado en amoníaco (NH3) por bacterias
presentes en los suelos y en las aguas. Las bacterias del género Rhizobium sp.
viven en simbiosis dentro de los nódulos que hay en las raíces de plantas
leguminosas. En ambientes acuáticos, las cianobacterias son importantes
fijadoras de nitrógeno.
2- Amonificación: es la
transformación de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco. En los
animales, el metabolismo de los compuestos nitrogenados da lugar a la formación
de amoníaco, siendo eliminado por la orina como urea (humanos y otros
mamíferos), ácido úrico (aves e insectos) o directamente en amoníaco (algunos
peces y organismos acuáticos). Estas sustancias son transformadas en amoníaco o
en amonio por los descomponedores presentes en los suelos y aguas. Ese amoníaco
queda a disposición de otro tipo de bacterias en las siguientes etapas.
3- Nitrificación: es la
transformación del amoníaco o amonio (NH4+) en nitritos (NO2–) por un grupo de
bacterias del género Nitrosomas para luego esos nitritos convertirse en
nitratos (NO3–) mediante otras bacterias del género Nitrobacter.
4- Asimilación: las plantas toman
el amonio (NH4+) y el nitrato (NO3–) por las raíces para poder utilizarlos en
su metabolismo. Usan esos átomos de nitrógeno para la síntesis de clorofila, de
proteínas y de ácidos nucleicos (ADN y ARN). Los consumidores obtienen el
nitrógeno al alimentarse de plantas y de otros animales.
5- Desnitrificación: proceso llevado a
cabo por bacterias desnitrificantes que necesitan utilizar el oxígeno para su
respiración en suelos poco aireados y mal drenados. Para ello, degradan los
nitratos y liberan el nitrógeno no utilizado a la atmósfera.
Los ciclos biogeoquimicos o de la materia from cienciasdebebita
Ampliar información en el siguiente vínculo:
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000088/lecciones/seccion1/capitulo04/tema05/01_04_05.htm
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