Ciclos Biogeoquímicos: Si bien la naturaleza nos

Ciclos Biogeoquímicos:
Si bien la naturaleza nos provee de importantes reservas químicas, es necesario que se
desencadene una serie de procesos cíclicos, capaces de intercambiar los vitales
elementos con los organismos vivos que habitan los ecosistemas.
El ciclo del agua
El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas
(vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua
de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la
tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La
circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo
del agua.
Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años,
la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme
bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El
magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las
constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y
cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia.
El ciclo hidrológico comienza con la
evaporación del agua desde la superficie
del océano. A medida que se eleva, el aire
humedecido se enfría y el vapor se
transforma en agua: es la condensación.
Las gotas se juntan y forman una nube.
Luego, caen por su propio peso: es la
precipitación. Si en la atmósfera hace
mucho frío, el agua cae como nieve o
granizo. Si es más cálida, caerán gotas de
lluvia.
Una parte del agua que llega a la tierra
será aprovechada por los seres vivos; otra
escurrirá por el terreno hasta llegar a un
río, un lago o el océano. A este fenómeno
se le conoce como escorrentía.
Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua
subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta
agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.
Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la
hacen no apta para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo
del agua nos entrega un elemento puro. Pero hay otro proceso que también
purifica el agua, y es parte del ciclo: la transpiración de las plantas.
Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a
través de los tallos o troncos, movilizando consigo a los elementos que necesita la
planta para nutrirse. Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma
de vapor de agua. Este fenómeno es la transpiración.
EL Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento. Está presente en seres vivos como, plantas y
animales. También es una parte importante para no vivos como el aire y la tierra
que pisamos. Los átomos de nitrógeno no permanecen en un lugar. Se desplazan
lentamente entre seres vivos o muertos, por el aire, la tierra y el agua. A este
movimiento se le conoce como ciclo del nitrógeno.
La mayoría del nitrógeno que encontramos en la Tierra se encuentra en la
atmósfera. Aproximadamente 80% de las moléculas en la atmósfera de la Tierra
está compuesta de dos átomos de nitrógeno unidos entre sí (N2). Todas las
plantas y animales necesitan nitrógeno para elaborar aminoácidos, proteínas y
DNA; pero el nitrógeno en la atmósfera no se encuentra en forma que lo puedan
usar. Los seres vivos pueden hacer uso de las moléculas de nitrógeno en la
atmósfera cuando estas son separadas por rayos o fuegos, por cierto tipo de
bacterias, o por bacterias asociadas con plantas de frijoles.
La mayoría de las plantas obtienen
el oxígeno que necesitan para
crecer de los suelos o del agua
donde viven. Los animales obtienen
el
nitrógeno
que
necesitan
alimentándose
de
plantas
u
animales que contienen nitrógeno.
Cuando los organismos mueren,
sus cuerpos se descomponen y
hacen llegar nitrógeno hacia los
suelos o tierra, o hacia el agua de
los océanos. Las bacterias alteran
el nitrógeno para que adquiera una
forma que las plantas pueden usar.
Otros tipos de bacterias pueden
cambiar al nitrógeno y lo disuelven
en vías acuáticas en forma tal que
les permite regresar a la atmósfera.
Ciertas acciones de los humanos están causando cambios en el ciclo del nitrógeno
y en la cantidad de nitrógeno que es almacenado en la tierra, agua, aire y
organismos.
El uso de fertilizantes ricos en nitrógeno puede agregar demasiado nitrógeno a
vías acuáticas cercanas, a medida que los fertilizantes caen en corrientes y pozos.
Los restos asociados con la ganadería también agrega gran cantidad de nitrógeno
a la tierra y al agua.
Los crecientes niveles de nitrato hacen que las plantas crezcan muy rápido
hasta que agotan los suministros y mueren. El número de animales que comen
plantas aumentará cuando aumente el suministro de plantas y se quedan sin
alimento cuando las plantas mueren.
El Ciclo del carbono
El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se
intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la
Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan apreciar
la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático.
El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después
del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que conocemos.
Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los
organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica,
presente
en
las
rocas.
En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera
y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este
ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o
biológico.
Suele considerarse que este ciclo
está
constituido
por
cuatro
reservorios principales de carbono
interconectados
por
rutas
de
intercambio. Los reservorios son la
atmósfera, la biosfera terrestre (que,
por lo general, incluye sistemas de
agua dulce y material orgánico no
vivo, como el carbono del suelo), los
océanos (que incluye el carbono
inorgánico disuelto, los organismos
marítimos y la materia no viva), y los
sedimentos
(que
incluye
los
combustibles fósiles).
Los movimientos anuales de carbono
entre reservorios ocurren debido a
varios procesos químicos, físicos,
geológicos y biológicos.
Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios
procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el
fondo activo más grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la
parte del océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.
El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas) de
carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por ejemplo,
atmósfera - biosfera). Un examen del balance de carbono de un fondo o
reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan como una fuente
o un almacén para el dióxido de carbono.
El Ciclo del Oxigeno.
El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este
patrimonio abastece las necesidades de todos los organismos terrestres
respiradores y cuando se disuelve en el agua, las necesidades de los
organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como
aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los
alimentos.
El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura
la energía de la luz para alejar los electrones respecto de los átomos de
oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de
carbono (de bióxido de carbono) a carbohidratos. Al final se produce oxígeno
molecular y así el ciclo se completa.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una
molécula de bióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de bióxido
de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.
El Ciclo del Fósforo.
El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los
ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las
membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en
pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%,
aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.
Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por
meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda
disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado
por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del
mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar
de nuevo las sales de fósforo.
Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por
organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando
estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven
parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.
Es el principal factor limitante en
los ecosistemas acuáticos y en
los lugares en los que las
corrientes marinas suben del
fondo, arrastrando fósforo del
que se ha ido sedimentando, el
plancton
prolifera
en
la
superficie. Al haber tanto
alimento se multiplican los
bancos de peces, formándose
las grandes pesquerías del Gran
Sol, costas occidentales de
África y América del Sur y otras.
Con los compuestos de fósforo
que se recogen directamente de
los
grandes
depósitos
acumulados en algunos lugares
de la tierra se abonan los
terrenos de cultivo, a veces en
cantidades
desmesuradas,
originándose
problemas
de
eutrofización.
Ciclo del Azufre
Es menos importante que los otros elementos que hemos visto, pero
imprescindible porque forma parte de las proteínas.
Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado por los seres vivos
en pequeñas cantidades.
El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para
realizar diversas funciones, además el azufre está presente en prácticamente
todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial
para todos los seres vivos.
El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte
se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un
sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o
al agua.
Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar
por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste
en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y
el dióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra
firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de
azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.
La actividad industrial del hombre esta provocando exceso de emisiones de
gases sulfurosos a la atmósfera y ocasionando problemas como la lluvia ácida.