estrategias para una agricultura ecologicamente apropiada en el

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS.
Juan Guillermo Restrepo Arango.
Agroecología tropical.
Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad de Antioquia.
Agosto 2009
CICLO DEL NITRÓGENO.
Es a través del estudio del ciclo del nitrógeno donde se aprecia la importancia de la
función ecológica de los microorganismos en el suelo y la necesidad de proteger la vida
microbiana del mismo.
El mundo bacteriano desempeña un papel fundamental en el ciclo del nitrógeno, ya que
aunque el nitrógeno gaseoso (N2) es el 78 % de los gases de la atmósfera terrestre, este
se halla en forma de una molécula de dos átomos de nitrógeno unidos por un enlace
covalente triple, el cual es excepcionalmente fuerte.
Para que las plantas puedan utilizar el nitrógeno este enlace se debe romper y así, este
mineral se puede combinar con otros elementos y formar una gran diversidad de
compuestos tales como las moléculas de aminoácidos que formarán las moléculas
proteínas, de los ácidos nucleícos y de la clorofila.
Guanina
Amino acido
ATP
Metionina
Ciclos biogeoquímicos. Juan Guillermo Restrepo A.
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Como las poblaciones de plantas y animales no pueden utilizar el nitrógeno (N2)
directamente de la atmósfera, un primer paso para poder ser incorporado a los
compuestos orgánicos lo deben realizar algunas especies de bacterias.
CICLO DEL NITROGENO.
El ciclo de este elemento, por medio del cual circula y recircula a través del mundo de los
organismos vivos y se fija en ellos, y luego se integra al ambiente abiótico, se divide en
las siguientes cinco (5) etapas:
1
Fijación biológica del nitrógeno.
Realizado por bacterias. Se convierte
el nitrógeno (N2) atmosférico en
amoniaco (NH3).
2
Nitrificación.
Realizado por bacterias. Se convierte
el amoníaco (NH3) en nitrito (NO2-) y
después en nitrato (nitrógeno nítrico)
(NO3-).
3
Asimilación.
4
Amonificación.
Realizado por bacterias y hongos. Las
sustancias nitrogenadas orgánicas
son transformadas con la liberación de
amoníaco (NH3) y compuestos del Ión
amonio (NH4+) y recircula.
5
Desnitrificación.
Realizado por bacterias. Es
reducción del nitrato (NO3-)
nitrógeno gaseoso (N2)
Recirculación N orgánico
Plantas Absorben directamente ión
nitrato (NO3-), aunque algunas pueden
utilizar el ión amonio (NH4+)
la
a
1. Fijación biológica del nitrógeno.
Este proceso se llama fijación porque el N2 gaseoso se fija en una forma utilizable para
los organismos. Para esto el nitrógeno gaseoso (N2) se transforma en amoníaco (NH3). La
fijación biológica del nitrógeno es realizada por bacterias fijadoras de nitrógeno que
habitan en el suelo y los ambientes acuáticos. Esas bacterias emplean la enzima
Nitrogenasa para romper la molécula de nitrógeno (N2) y combinarlo con el hidrógeno.
El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los
egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales
en un templo dedicado a este Dios. Cuando se llevó a Europa mantuvo ese nombre en
recuerdo de la sal de Amón.
Ciclos biogeoquímicos. Juan Guillermo Restrepo A.
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En todo el planeta la mayor parte de la fijación del nitrógeno es realizada por unos pocos
tipos de bacterias, que incluyen formas de vida libre tales como las cianobacterias
simbióticas y las bacterias heterótrofas.
Las bacterias comienzan a crecer, duplicando
aproximadamente su tamaño y
sintetizando un complejo enzimático llamado nitrogenasa. Este enzima consta de dos
moléculas diferentes (una contiene hierro – Fe- y la otro molibdeno – Mo-) cataliza la
siguiente reacción:
N2 + 6H+ + 6 electrones
Nitrogenasa →
2 NH3
La energía necesaria para romper el fuerte enlace triple de la molécula de nitrógeno la
suministra el ATP (adenosín trifosfato); aproximadamente 15 a 20 moléculas de ATP se
hidrolizan a ADP (adenosín difosfato) por cada molécula de nitrógeno gaseoso que se
incorpora en el amoníaco (NH3).
Cuando se habla del ATP se entiende la importancia del mineral fósforo
(P) que se halla en las rocas del suelo.
Entonces el amoníaco (NH3) producido por esta reacción se combina con compuestos de
carbono sintetizados por células fotosintéticas de las plantas produciéndose aminoácidos.
Aunque existen muchas especies de bacterias que fijan nitrógeno atmosférico, ahora se
resaltarán las:

Bacterias de vida libre: Azotobacter (Aeróbica) y Clostridium (anaeróbica).

Bacterias de los nódulos simbióticos de las leguminosas: Rhizobium. Las
plantas leguminosas son los fríjoles (Coccineus sp), la leucaena (Leucaena
leucocephala), los guamos (Inga sp), el matarratón (Gliricia sepium, el
guandul (cajanus cajan).

Algas verdeazules llamadas cianobacterias. Estas pueden actuar en forma
independiente o en simbiosis con otros organismos. Es el caso de helecho
flotante Azolla que contiene diminutos poros llenos de algas verdeazules
simbiontes (Anabaena) que fijan nitrógeno en una forma activa.
Las leguminosas que viven en simbiosis con los Rizhobium, permite que estas bacterias
recuperen hasta 350 kilogramos de nitrógeno por hectárea de cultivo. Este queda
acumulado en las raíces y en las otras partes del cuerpo de las plantas y cuando estas
mueren o son cortadas por los agricultores, al descomponerse reintegran al nitrógeno y a
otros elementos a los ciclos biogeoquímicos.
Es fundamental que la estructura del suelo permita a este estar con muchos poros lo cual
facilita la entrada del aire donde se halla el nitrógeno molecular (N 2) y que este entre en
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contacto con los microorganismos fijadores de nitrógeno. También debe haber agua, lo
cual evitará la deshidratación y muerte de las bacterias.
Se considera que el nitrógeno atmosférico empieza a circular en el interior de los seres
vivos por tres vías:
1. Por medio de la fijación biológica realizada por los microorganismos.
2. El nitrógeno puede también fijarse en forma de nitrato (NO3-) como consecuencia
de las descargas eléctricas en la atmósfera (rayos), erupciones volcánicas.
3. Por medios industriales, procesos que aportan la energía suficiente para separar el
enlace molecular del N2.
2. Nitrificación
Este amoníaco es oxidado por bacterias comunes que habitan el suelo, las Nitrosomonas
y las Nitrococcus. En este proceso se genera energía la cual es utilizada por las bacterias
como su fuente de energía primaria.
Las bacterias oxidan el amoníaco (NH3) a nitrito (NO2-) así:
2 NH3 + 3 O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O
Este anión nitrito (NO2-) que es tóxico para plantas (también en la salud de los animales
juega un papel importante), pero es poco frecuente que se acumule. Pero es acá donde
bacterias nitrificantes del género Nitrobacter vuelven a desempeñar un papel decisivo
para evitar acumulación de nitrito (NO2-) y oxidan el anión nitrito (NO2-) a anión nitrato
(NO3-) por la reacción:
2 NO2- + O2 → 2NO3Aunque las plantas pueden utilizar el catión amonio (NH4+) directamente, predomina
asimilación en la forma de anión nitrato (NO3-) para que el nitrógeno se mueva en el suelo
hacia las raíces.
3. Asimilación
Cuando el anión nitrato (NO3-) entra a la célula vegetal se reduce ahí otra vez a la forma
de catión amonio (NH4+). En este paso de asimilación se necesita una fuente de
energía, obtenida a través del proceso de la fotosíntesis. Los iones de amonio (NH4+)
otra vez formados, son transferidos a compuestos que poseen carbono para producir
aminoácidos y otros compuestos orgánicos que necesitan nitrógeno y hacen parte del
cuerpo de los vegetales (productores primarios). Los herbívoros consumen los tejidos
vegetales y los transforman en tejidos animales y los consumidores secundarios al
comerse a los herbívoros hacen otra transformación.
4. Amonificación.
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Es la conversión de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco (NH3). La mayor
parte del nitrógeno hallado en el suelo es el resultado de la descomposición de materiales
orgánicos que hayan conformado los cuerpos de los animales y plantas. El ciclo empieza
cuando ellos producen sus desechos (hojarasca, troncos, ramas, heces, orina) y sus
cadáveres. En este momento se encuentran como compuestos orgánicos complejos tales
como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos. Ellos son descompuestos o
degradados a formas más simples por acción de las bacterias descomponedoras y los
hongos.
Debe recordarse que las bacterias (procariotes) son descomponedores ya que
ellas transforman material orgánico a formas que los productores (plantas)
puedan utilizar.
Estos microorganismos usan las proteínas y los aminoácidos para construir sus propias
proteínas y liberan al ambiente abiótico el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco
(NH3) o de ión amonio (NH4+). Este proceso también se puede dar en los ambientes
acuáticos.
Este amoníaco producido queda nuevamente disponible para volver a entrar en los
procesos de nitrificación y asimilación. Es por esto que la mayor cantidad de nitrógeno
disponible en el suelo procede de la recirculación del nitrógeno orgánico que ocurre
durante la amonificación.
Por eso se dice que hay momentos en que el movimiento del nitrógeno se asemeja más a
un elemento terrestre de características minerales que a un gas y por esta última
característica es de mucha importancia la comprensión de su ciclo por parte de los
agricultores.
También puede existir una cantidad de amoníaco (NH3) que puede proceder de la orina
de los animales y del expulsado por los volcanes.
5. Desnitrificación.
Es la reducción del nitrato (NO3-) a nitrógeno gaseoso (N2) por acción de bacterias
anaeróbicas. Aunque el ciclo del nitrógeno parece completo y autosostenido, el suelo
pierde continuamente nitratos (NO3-), los cuales salen del ciclo.
Esto se debe a la existencia de procesos naturales y procesos inducidos por las acciones
humanas tales como:
1. La erosión.
2. La extracción de elementos a través de las cosechas y de los cuerpos de los
animales que se exportan a otras áreas,
3. La incineración de la biomasa vegetal.
4. El agua que se infiltra o arrastra nutrientes ya sea por la lixiviación o la escorrentía,
entre estos el nitrógeno, lo cual va reduciendo paulatinamente la cantidad de nitrato
(NO3-) disponible para las plantas.
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La desnitrificación es un proceso que realizan ciertas bacterias durante la respiración
usando el nitrato como aceptor de electrones en condiciones anaeróbicas (ausencia de
oxígeno). El proceso de reducción de nitratos hasta nitrógeno gaseoso ocurre en etapas
seriales, catalizadas por sistemas enzimáticos diferentes, apareciendo como productos
intermedios nitritos, óxido nítrico y óxido nitroso:
NO3- → NO2- → NO → N2O → N2
El manejo de prácticas erróneas de agricultura, está provocando el fenómeno de la
compactación y encharcamiento de los suelos. Esto provoca una pérdida acelerada de
nitratos (NO3-) como consecuencia de una pobre aireación del suelo. Ante la ausencia de
oxígeno algunas especies de bacterias anaeróbicas degradan los nitratos, liberando
nitrógeno (N2) a la atmósfera, ya que utilizan el oxígeno para su respiración.
Si el nitrógeno perdido no se reemplazara continuamente toda la vida del planeta se
extinguiría. El nitrógeno “perdido” regresa al suelo por medio del proceso de fijación del
nitrógeno, por el cual los compuestos orgánicos nitrogenados incorporan el nitrógeno
atmosférico.
Se calcula que aproximadamente 250 millones de toneladas métricas de nitrógeno son
añadidas al suelo cada año, de las cuales unos 200 millones de ellas son de origen
biológico y los otros 50 millones de toneladas restantes proceden principalmente de
fertilizantes químicos producidos por medio de procesos industriales, que necesitan
obtener la energía para el proceso de los combustibles fósiles. Se conoce que una (1)
tonelada de fertilizante químico tipo urea (CO (NH2)2 consume durante el proceso de
producción el equivalente de tres (3) toneladas de petróleo.
En la agricultura convencional se calcula que una tercera parte de
la cantidad de energía necesaria para establecer y recolectar un
cultivo de maíz, se utiliza en la fertilización química, la cual
depende del suministro y de los costes del petróleo.
Fijación industrial del nitrógeno de la atmósfera por el método denominado Haber-Bosh.
El proceso de la fijación industrial del nitrógeno atmosférico. Se inició a finales del siglo
XIX cuando se logró sintetizar amoníaco (NH3) utilizando el nitrógeno gaseoso (N2) y
mezclándolo con el gas natural o metano (CH4). A partir de este amoníaco, se sintetizan
diversos productos químicos, los cuales son conocidos como fertilizantes de síntesis.
Para este proceso químico se necesita recurrir a altas temperaturas llegando hasta un
máximo de 800º centígrados y a compresiones de hasta 1000 atmósferas. Por lo anterior
se ha considerado que una agricultura dependiendo exclusivamente de los fertilizantes
de síntesis se volverá cada vez más insostenible como consecuencia, cada vez más
acelerada de la escasez de petróleo y de sus altos precios.
La reacción química para la obtención de amoníaco sería:
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Gas natural CH4 + N2 atmosférico + reacción catalizada por óxido de hierro (Fe) en
pequeñas cantidades
NH3
Eutrofización o eutroficación cultural.
El fenómeno de la eutroficación cultural ocurre porque si se fertilizan suelos con nitratos y
estos son arrastrados por una escorrentía en exceso hacia ríos y lagos, allí van a
proliferar algas. Ellas al morir deben ser descompuestas por los desintegradores
(bacterias descomponedoras aeróbicas) las cuales consumirán el oxígeno disuelto en el
agua y también bajará la concentración de este gas porque la vegetación fotosintética
disminuye.
La eutroficación (eu, verdadero; trofos, alimento) debe ser analizada con profundidad ya
que las actividades agropecuarias se han convertido en unas de las principales causas de
esta forma de contaminación. También, la eutroficación es un indicador de que una
cuenca hidrográfica se esta degradando (1, 2, 4).
Tenemos que la condición original, antes del impacto de las actividades humanas, de la
mayor parte de ríos, lagos, bahías, estuarios era oligotrófica, es decir agua con pocos
nutrientes, esencialmente compuestos de fósforo y nitrógeno. Esto es válido si analizamos
una cuenca hidrográfica con protección de sus bosques, en los cuales el mantillo permite
la retención de los nutrientes y su reciclado, permitiendo que los nutrientes se conservan
sin mengua en el ciclo del suelo a los árboles y los detritos y nuevamente los vuelvan a
absorber los árboles. Por lo tanto se pierden pocos nutrientes por erosión o lixiviación,
permitiendo que el agua que se mueve por el sistema o sale por manantiales y ojos de
agua, tenga concentraciones de nitrógeno y fosfatos de casi cero.
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Cuando el agua de una masa oligotrófica se enriquece en nutrientes, comienza el
crecimiento y multiplicación descontrolados del fitoplancton (phyto, planta; plancton: flotar)
y otras plantas acuáticas de superficie, lo cual aumenta la turbiedad del agua. Bajo la
capa superficial, la presencia de la vegetación sumergida disminuye o incluso falta a
causa del oscurecimiento y empiezan ha acumularse detritos. La concentración de
oxígeno disuelto es elevada en la superficie como consecuencia de la gran actividad
fotosintética de fitoplancton, pero se acerca cero hacia el fondo porque los
descomponedores lo consumen.
Estos descomponedores, casi todos bacterias, tienen un crecimiento explosivo, lo cual
crea una demanda nueva de oxígeno disuelto, que consumen en la respiración. El
resultado de esto es el agotamiento del recurso con la muerte de peces y crustáceos.
Esto hace que una población de bacterias con el tipo de respiración anaerobia
(metabolismo celular que no requiere oxígeno) proliferen. Estos microorganismos
anaerobios, durante su metabolismo liberan varios gases entre ellos el metano (CH 4), el
ácido sulfhídrico (H2S) y el amoníaco (NH3). La eutroficación debe ser considerada como
la modificación de un factor abiótico básico que en este caso sería el aumento de la
concentración de nutrientes.
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Otra forma de desequilibrarse este ciclo es cuando hay lixiviación (los nitratos se
disuelven y se infiltran) contaminando el agua subterránea y si se consume agua de pozo
contaminada hay intoxicación con nitratos en niños y adultos, además de los animales.
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Fijación
industrial
del
Nitrógeno
N2
Fijación biológica
Amonificación
Asimilación
NO3
NH3
Desnitrifi
cación
Nitrificación
Ciclo de nitrógeno.
CICLO DEL FÓSFORO
El ciclo del fósforo es representativo de los ciclos de todos los nutrientes minerales,
aquellos elementos necesarios que proceden de los minerales de las rocas y los suelos,
depósitos que se formaron durante las eras geológicas pasadas. Nos concentraremos en
el fósforo tanto por simplicidad como porque su escasez suele ser un factor limitante en
numerosos ecosistemas. El no existe en estado gaseoso en la atmósfera y circula de la
tierra a los sedimentos marinos y regresa a la superficie de la tierra.
Este elemento se encuentra en varios minerales de las rocas (rocas fosfóricas) y los
suelos en la forma de anión inorgánico fosfato (PO4 3- ). Como las rocas se desmoronan
paulatinamente, liberan fosfato y otros iones. El fosfato se disuelve en el agua pero no
pasa al aire. Las plantas, por medio de sus raíces, lo absorben del suelo o de alguna
solución acuosa y lo enlazan en compuestos orgánicos; entonces, recibe el nombre de
fosfato orgánico. El entra a hacer parte de las moléculas del adenosín trifosfato (ATP),
de los ácidos nucleicos, de los fosfolípidos que constituyen las membranas celulares
que al avanzar por las cadenas alimentarias, se transfiere al resto de ecosistema. Al igual
que con el carbono en cada paso hay muchas probabilidades de que estos compuestos
orgánicos se descompongan por respiración celular y que se libere fosfato inorgánico en
la orina o en las excretas, que puede ser absorbido nuevamente por las plantas para
comenzar otro ciclo.
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Anión fosfato
Fosfodiester
El fósforo (fosfato inorgánico disuelto en el agua) circula por los sistemas acuáticos en
forma similar a como lo hace en los ecosistemas terrestres. Los vegetales (productores
acuáticos) lo absorben, estos son consumidos por el zooplancton y organismos mayores,
luego estos son consumidos por peces y moluscos, después los cuerpos de estos son
transformados por descomponedores liberándose el fosfato inorgánicos al agua y
reiniciándose el ciclo.
Una parte del fosfato de la trama alimentaria acuática regresa a la tierra por acción de las
aves marinas que consumen algunos peces e invertebrados acuáticos, luego ellas
defecan mientras se asolean y se reproducen en las costas y su estiércol se va
acumulando en la tierra, como es el caso del guano de las costas. De esta forma una
parte del fósforo regresa a la tierra.
Hay una diferencia importante entre los ciclos del carbono y del fosfato. Donde quiera
que se libere el dióxido de carbono, se mezclará y mantendrá su concentración en el aire,
en tanto que el fósforo, que no tiene fase gaseosa, se recicla sólo si los desechos que
lo contienen se depositan en el suelo de donde vino. Y lo mismo es cierto para otros
minerales. Desde luego, en los sistemas naturales los desechos (orina, detritos) se
depositan en la misma área, de modo que el reciclaje ocurre en forma eficiente; pero las
acciones humanas a través de tecnologías agropecuarias y el manejo de las excretas van
interrumpiendo el ciclo.
Un caso muy grave de interrupción por parte del hombre del ciclo del fósforo es la tala de
bosques tropicales. Este ecosistema está sostenido por un reciclaje de nutrientes casi
ciento por ciento eficiente y hay pocas reservas de nutrientes en el suelo. Cuando el
bosque se corta y quema, los nutrientes almacenados en los organismos y los detritos son
arrastrados en seguida por las lluvias copiosas, y la tierra se vuelve improductiva.
Otro efecto del hombre en el ciclo es que buena parte del fosfato de los cultivos se abre
paso a las corrientes de agua, ya sea directamente, por deslave, o en forma indirecta en
las aguas residuales. Como en esencia el fosfato no ingresa del agua al suelo, este
añadido da por resultado la fertilización excesiva de los cuerpos de agua, que a su vez
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origina un grave problema de contaminación conocido como eutroficación. Entre tanto, el
fósforo que pierden los campos de labrantío se remplaza con el que extrae la industria
minera, lo que en última instancia hará que se agote el del subsuelo.
Cuando el hombre utiliza estiércol, abono vegetal los cultivos, el ciclo natural se duplica;
pero en la mayor parte de los casos no ocurre así, y los fertilizantes químicos que se
aplican terminan lixiviados (pasados por agua) en las corrientes, lo que produce
eutroficación.
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CICLO DEL CARBONO
El ciclo es el movimiento global del carbono entre el ambiente abiótico (incluida la
atmósfera) y los organismos. Estos deben disponer de carbono porque proteínas, ácidos
nucleicos, lípidos, carbohidratos y otras moléculas esenciales para la vida contienen este
elemento.
Las fuentes de carbono (C) son numerosas y variadas, pero únicamente el bióxido de
carbono (CO2) de la atmósfera (0,03%), o el disuelto en el agua dulce o marina en forma
dióxido de carbono disuelto o como bicarbonatos (HCO3-), como carbonato (CO2-) o en
rocas como caliza (CaCO3) proporciona el C que sirve de base en la elaboración de la
materia orgánica de los seres vivos.
Gases en la atmosfera terrestre:
Oxígeno O2:
20.946 %
Nitrógeno N2:
78.084 %
Dióxido de Carbono CO2 0.03 %
H20 (vapor)
1.00 %
Argón Ar
0,93 %
Neón (18,2 ppm),
Helio (5,24 ppm),
Kriptón (1,14 ppm),
Hidrógeno (5 ppm) y
Ozono (11,6 ppm).
Fotosíntesis.
Capturado por las plantas, el CO2 es transformado a través del proceso de la fotosíntesis
en glúcidos o carbohidratos (HCHO ó CH2O), especialmente la glucosa. El hidrógeno
necesario para la reacción es proporcionado por la fotólisis del agua, cuyo oxígeno se
desprende y va a la atmósfera.
De esta manera el carbono pasa del estado mineral (abiótico) al estado orgánico.
6CO2 + 6H20 + energía Solar
(C6H12O6) + 6O2
Respiración celular
.
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Las plantas por medio del proceso de la respiración celular utilizan gran parte de la
glucosa para producir celulosa, almidón, lípidos, aminoácidos, ácidos nucleicos y otros
compuestos.
Las diversas substancias así elaboradas sirven de alimento hidrocarbonado y de
materiales de construcción a los vegetales verdes y a los animales consumidores.
Por otro lado todos los seres vivos respiran, es decir recapturan O 2 y desprenden CO2 a la
atmósfera, forma en la que expulsan carbono:
C6H12O6 + 6O2
CO2 + 6H2O
38 moléculas de ATP
Cuando mueren, los cadáveres son descompuestos y mineralizados por los
descomponedores llamados también biorreductores, que forman cadenas a lo largo de las
cuales generalmente se restituye a la circulación el C en forma de CO2, lo que se conoce
como respiración del suelo.
En ciertas condiciones, los cadáveres y restos vegetales acumulados hacen más lento el
ciclo del carbono (C), ya que ellos son transformados, por acción de la microfauna y
microflora que conforman los sapróvoros del suelo (la función de los descomponedores es
transformar la materia orgánica muerta, modificada o no por los detritívoros, asegurando
su retorno al mundo inorgánico) en un complejo de materiales orgánicos nuevos, que
forman una masa marrón o negra y más o menos espesa sobre la superficie del suelo, de
descomposición relativamente lenta en las regiones templadas. En las regiones tropicales,
y a medida que los territorios soportan temperaturas más altas, la descomposición del
poco humus que se forma es rápida.
En algunas ocasiones el carbono presente en las moléculas biológicas no regresa por
algún tiempo al ambiente abiótico. Tenemos que una gran cantidad de C se almacena en
la madera de los árboles, donde puede permanecer por varios cientos de años o más.
Este el caso de las Sequoias gigantes (Sequoiadendron giganteum), arboles que sólo
crecen en la Sierra Nevada de californiana (USA). Son árboles de una altura que oscila entre
50 a 100 metros, con diámetros entre 5 a 8 metros y a los cuales se les ha calculado una
edad que llega a los 3.200 años.
Esa propiedad de los vegetales para almacenar el carbono en la biomasa vegetal (troncos,
ramas, hojas, cortezas, raíces) los hace importantes para la estabilidad del clima mundial. Por
eso, si se siembran arboles y se conservan los territorios boscosos se lograría un equilibrio
dinámico en el ciclo de este mineral y podría iniciarse un proceso que permitiera disminuir el
acelerado calentamiento global. Este fenómeno se ha estudiado y hace parte de una de las
propuestas emitidas en el Protocolo de Kioto, donde se considera la siembra y el cuidado de
los árboles como sumideros de carbono.
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Así mismo hace millones de años se formaron depósitos de carbón de piedra o hulla
generados en los restos de árboles que quedaron sepultados en condiciones anaeróbias
antes de descomponerse. Igualmente los aceites de organismos marinos unicelulares
(fitoplancton y zooplancton) cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de años
sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas, junto con la acción de
bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) dieron origen a los
depósitos subterráneos de petróleo y gas natural. Hulla y petróleo son conocidos como
combustibles fósiles.
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El carbono contenido en la hulla, el petróleo, el gas natural y la madera puede ser
devuelto al la atmósfera por el proceso de combustión. En la combustión las moléculas
orgánicas son oxidadas, es decir unidas al oxígeno rápidamente y son convertidas en CO2
y vapor de agua con la liberación simultáneamente de luz y calor.
Una cantidad aún mayor de carbono que aquella es la que sale del ciclo por millones de
años y se encuentra en los exoesqueletos (conchas o testas) de organismos marinos.
Cuando ellos mueren sus exoesqueletos se hunden hasta el piso del océano y son
cubiertos por sedimentos. Estos exoesqueletos forman depósitos de miles de metros de
espesor en el fondo del mar, los cuales con el tiempo se van convirtiendo en una roca
sedimentaria llamada caliza. Como la corteza terrestre es dinámicamente activa, muchas
áreas con gran cantidad de roca calcárea sedimentaria pueden sufrir levantamiento para
formar superficies de tierra emergida (por ejemplo la cima del monte Everest está
constituida por roca sedimentaria). Si la caliza expuesta se va desgastando lentamente
por procesos de intemperismo físico y químico, esto permite que el carbono retorne al
agua y a la atmósfera, donde queda disponible para participar nuevamente en la
fotosíntesis.
Actualmente la sociedad industrial, con el uso y abuso en el consumo de combustibles
fósiles, y la quema de los bosques para ocupar los territorios con otras usos, están
liberando dióxido de carbono a la atmósfera a un ritmo mayor que aquel con que los
productores y el océano pueden absorberlo de la atmósfera.
También el carbono se puede hallar en el gas metano (CH 4) que sale del rumen de los
bovinos y el que se forma en los arrozales cultivados por el sistema de inundación.
Además no se debe olvidar el monóxido de carbono (CO) que sale en la combustión de
los combustibles fósiles.
“El eterno movimiento que lleva a las sustancias orgánicas de la vida a la
muerte, de ahí a los microbios y finalmente a constituir moléculas químicas
simples que son convertidas de nuevo en vida vegetal y animal, es la
manifestación física del mito del eterno retorno. . . Nada se origina si no es
gracias a la muerte de otra cosa y la naturaleza permanecerá siempre joven e
indemne a pesar de la incansable intervención de la muerte. . .Y que todas las
formas de vida no son sino aspectos transitorios de una misma sustancia
permanente. . .”
René Dubos. Un Dios Interior.
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