Ciclos y cambios biogeoquímicos

Ciclo Biogeoquímico:
La constante interacción entre los componentes vivos y no vivos del ecosistema permite pasaje y la
transformación de la materia. Las sust. Orgánicas están formadas por: carbono, Oxigeno, Azufre, Nitrógeno.
La materia orgánica es degradada por los descomponedores y la transforman en sust. Inorgánica. Los
componentes no vivos del ecosistema, los productores (vegetales) toman esas sust. Inorgánicas y vuelven a
sintetizar sust. Orgánica se cumple el ciclo de la materia.
Cuando este ciclo se analiza a nivel planetario o regional recibe el nombre de ciclo biogeoquímico, que es un
camino circular continuo de un elemento químico entre los componentes vivos y los no vivos en el sistema
Los ciclos biogeoquímicos se clasifican en dos tipos, de acuerdo a la cual es su reservatorio principal:
1−Ciclo Gaseoso: Son aquellos en los cuales los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los
organismos vivos. Estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. El
carbono, oxigeno y nitrógeno son elementos que tienen ciclos gaseosos, o sea que su reservorio es la
atmósfera.
2−Ciclos sedimentarios: Son aquellos en los cuales los nutrientes circulan, principalmente, entre la corteza
terrestre ( suelos, rocas y sedimentos tanto sobre la tierra como sobre los fondos marinos. El tiempo de
reciclaje en este caso grande, debido a que los elementos pueden quedar retenidos en las rocas durante miles a
millones de años. El Fósforo y el azufre son elementos con ciclos sedimentarios, o sea que su reservatorio es
la corteza terrestre.
Ciclo del Nitrógeno
Proceso cíclico natural en el curso del cual el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar parte de los
organismos vivos antes de regresar a la atmósfera. El nitrógeno, una parte esencial de los aminoácidos, es un
elemento básico de la vida. Se encuentra en una proporción del 79% en la atmósfera, pero el nitrógeno
gaseoso debe ser transformado en una forma químicamente utilizable antes de poder ser utilizado por los
organismos vivos. Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en el que el nitrógeno gaseoso es
transformado en amoníaco o nitratos. La energía aportada por los rayos solares y la radiación cósmica sirven
para combinar el nitrógeno y el oxígeno gaseosos en nitratos, que son arrastrados a la superficie terrestre por
las precipitaciones. La fijación biológica (véase Fijación del nitrógeno), responsable de la mayor parte del
proceso de conversión del nitrógeno, se produce por la acción de bacterias libres fijadoras del nitrógeno,
bacterias simbióticas que viven en las raíces de las plantas (sobre todo leguminosas y alisos), algas verde
azuladas, ciertos líquenes y epifitas de los bosques tropicales.
Los pasos principales o etapas en el ciclo del nitrógeno son:
− Fijación. Puede ser atmosférica, realizada por la influencia de los rayos o descargas eléctricas que
transforman el N~ atmosférico inerte en formas del tipo de nitritos y/o nitratos. La fijaci6n también puede ser
industrial, ya que a través del proceso de Haber−Bosch el N de la atmósfera puede transformarse en
amoniaco. Él ultimo tipo de fijación es la bio1~gica. En cuanto a esta etapa, los organismos involucrados son
sólo del reino monera (carecen de núcleo celular), bacteria y actinomicetos. Entre las bacterias pueden existir
de naturaleza simbiótica o de vida libre, aerobias y anaerobias. Para las simbióticas aerobias tenemos el caso
de las del género Rhizobium, las cuales se asocian normalmente con muchos tipos de leguminosas (haba,
chícharo, fríjol, etc..
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− Amonificaci6n. En esta etapa el nitr6geno orgánico se convierte en amoniaco.
Entre las bacterias que participan en esta fase están: Bacillus, Clostridium, Serratia, entre otras; así como los
hongos Alternaría, Aspergillus, Mucor, Penicillium, etcétera.
− Nitrificaci6n. Es la conversión del amoniaco en nitritos y nitratos. En la conversión a nitritos participan las
bacterias nitritantes y en la segunda las nitratantes. Las que participan en la primera etapa son Nitrosomonas,
Nitrosococus y Nitrosospira; en la segunda fase hallamos a Nitros~bacter.
Ciclo del carbono (ecología).
En ecología, ciclo de utilización del carbono por el que la energía fluye a través del ecosistema terrestre. El
ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2)
presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos
vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o al agua
mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan,
reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la
respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa
a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se
degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las
plantas.
El ciclo del carbono en la naturaleza consta de las siguientes etapas: fotosíntesis, respiración de todos los tipos
y acción de los organismos autotróficos, como puede notarse en el esquema del ciclo; todas estas actividades
generan CO. Recuerde que este ciclo se considera global pues parte de el se realiza en la atmósfera.
Algunas de las bacterias que participan en este proceso degradando la celulosa son: Bacillus, Clostridium,
Pseudomonas, Vidrio, etc. Entre los hongos contamos a: Alternaría, Aspergillus, Penicillium, Rhitopus, etc.;
entre los actinomicetos: Nocardia, Streptomices, etcétera.
Ciclo del fósforo
Es un ciclo sedimentario, su reservorio es la corteza terrestre. El elemento se almacena en rocas fosfatadas y a
medida que estas son erosionadas se van liberando compuestos fosfatados hacia el suelo y el agua. Luego son
absorbidos por las plantas, a través de las raíces, incorporándose a los componentes vivos del sistema, a
medida que pasan por los distintos niveles troficos. Una vez que los organismos (plantas o animales) mueren,
se descomponen y se libera el fósforo contenido en la materia orgánica.
Los principales pasos del ciclo del fósforo son su mineralización, el almacenamiento, el recambio en el
reservorio del humus y su fijación química en el suelo (puede presentarse en suelos de origen volcánico que
posee una arcilla amorfa llamada alófono, la cual casi retiene irreversiblemente el f6sforo a menos que exista
la acción de hongos micorrícicos que favorecen la solubilidad del nutriente.A este ciclo se le llama local
porque no tiene demostrada la presencia de formas gaseosas intermediarias.
Ciclo del azufre
Es un ciclo gaseoso, su reservorio es la troposfera. El elemento se almacena en la mencionada capa. A pesar
de su abundancia no puede ser utilizada directamente por los vegetales y se requiere de la acción de un grupo
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especial de microorganismos, la bacteria nutrificantes. Estas convierten el gas nitrógeno en compuestos
solubles en agua que pueden ser absorbidos por los vegetales e incorporados a la trama trofica.
El azufre también es un elemento fundamental para los seres vivos, ya que es nutriente esencial para todos los
organismos (forma parte de los aminoácidos cistina y cisterna).
Su ciclo consta de los procesos de mineralizaci6n, asimilación, oxidaci6n y reducci6n de las formas azufradas.
Algunos microorganismos involucrados en el proceso son:
Thiobacillus (género muy común en el proceso cuya única especie anaer6bica es Thiobacillus desnitrificans),
Desulfovibrio, Bacillus, Pseudomona, etcétera.
Ciclo del oxigeno
En cuanto al caso particular del ciclo del oxigeno, el origen de este elemento libre se remonta a 3200 millones
de anos,' cuando se inició la fotosíntesis en el planeta.
Recuerde que en la fotosíntesis se rompe de manera natural, y debido a la acción de la energía solar, la
molécula de agua en sus dos componentes: el hidrógeno, necesario para la posterior síntesis de carbohidratos,
y el oxigeno, que escapa hacia la atmósfera.
Recuerde también que el desprendimiento de este oxigeno primigenio contribuyó a la constitución de ozono
(O) de la capa atmosférica, gas que impide, en las partes superiores de la atmósfera, el paso de las radiaciones
UV (ultravioletas) del Sol; esta pantalla protectora posibilitó la salida y evolución gradual de los organismos
del mar, sitio donde se desarrollaron inicialmente porque no podían abandonarlo mientras no existiese una
protección contra la luz ultravioleta. Los estudios evolutivos señalan la presencia de las plantas vasculares
terrestres hasta muchos millones de anos después;
las investigaciones indican que esto ocurri6 hace apenas 400 millones de anos.
Él oxigeno en la naturaleza es requerido para activar cualquier combusti6n u oxidación; los procesos vivientes
con los que se relaciona fundamentalmente son la fotosíntesis y la respiración, ya que en la primera se
produce oxigeno, mientras que todos los organismos que respiran por métodos aeróbicos, requieren aire para
desarrollar este proceso y especialmente consumen oxigeno.
Como hoy en día esta de moda hablar del ozono podríamos preguntarnos: Acaso el ozono es él oxigeno
triatómico (0,) que se encuentra en las capas más superiores de la atm6sfera? La respuesta seria si, allí esta el
ozono cuyo origen bio1~gico se remonta a un periodo mayor de 3000 millones de anos y fue contemporáneo
de las primeras bacteria fotosintéticas; pero el ozono de que se habla en nuestros días es otro y se le considera
contaminante y tiene un origen diferente.
El ozono contaminante
La inversión térmica es un proceso natural que se presenta cuando una capa de aire más caliente descansa
sobre otra cuya temperatura es menor, provocando que esta capa capte, como una trampa, los contaminantes y
no permita que estos se dispersen.
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Las partículas suspendidas en la atmósfera circulan en ella y pueden caer por la acción de la Lluvia, la nieve o,
finalmente, por gravedad. Las partículas producidas en un sitio pueden "llover" en otro cualquiera (entre
dichas partículas podemos hallar: Polvo, bacterias, polen, semillas, restos de aves, residuos de plaguicidas,
partículas radiactivas, etc., según el tipo de materiales de los cuales proceden. A pesar de que los
contaminantes tienden a dispersarse globalmente, las condiciones meteorológicas y geográficas regionales
pueden conjuntarse para concentrarse y provocar uno de los problemas tecnológicos, m s difíciles de resolver
en estos tiempos y que ejemplifica claramente el caso de la ciudad de México con sus altos niveles de
contaminaci6n entre los que destaca el del ozono, el cual presenta niveles altísimos, mg de ozono mucho
mayores de una parte por millón pum − y menores de 9 pum, litros de aire lo que rebasa con mucho las
normas internacionales pactadas para es e elemento.
La ciudad de Los Ángeles, a semejanza de la ciudad de México, se encuentra rodeada por montañas en tres de
sus extremos (la de México puede considerarse totalmente rodeada). El movimiento del aire, por tanto, es
limitado, además de que las condiciones meteorológicas frecuentemente resultan favorables para la
generación de inversiones térmicas. Hasta aquí las situaciones resultan paralelas.
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