CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
INTRODUCCIÓN
Desde que la tierra se
conoce como planeta, siempre ha existido una serie de elementos que sostienen
la vida de los seres vivos. Son nutrientes inorgánicos tales como: El Oxigeno,
el Carbo, el Hidrogeno y el Nitrógeno, entre otros. Si estos elementos son
traídos de la tierra sin posibilidad de recuperarlos, llegaría un momento en
que ocurriría un desequilibrio en la biosfera; para que esto no ocurra, existen
un considerable número de microorganismos, llamados descomponedores que al
morir los seres vivos, rompen las moléculas orgánicas de éstos y forman
moléculas inorgánicas sencillas, que envuelven al medio ambiente
estableciéndose así un ciclo cerrado de elementos inorgánicos.
CICLO DEL NITRÓGENO
Los organismos emplean
el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras
moléculas fundamentales del metabolismo.
Su reserva fundamental
es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no
puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando
algunas bacterias).
Esas bacterias y algas
cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el
ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma
convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por
las plantas.
Efectos:
Los seres vivos cuentan
con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno
oxidado que reciben como nitrato (NO3–) es transformado a grupos aminoácidos
(asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los
descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de
ion amonio(NH4+), proceso que se llama momificación; y que luego el amonio sea
oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.
Amonificacion:
La amonificación es la
conversión a ion amonio del nitrógeno, en la materia viva aparece
principalmente como grupos amino (-NH2) oimino (-NH-). Los animales, que no
oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos
compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH3), que en
disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH2)2CO,
que es muy soluble y se concentra fácilmente en la orina; o compuestos
nitrogenados insolubles como la guanina y el ácido, que son purinas, y ésta es
la forma común en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen
de un suministro garantizado de agua.
CICLO DEL FOSFORO
El ciclo del fósforo es
un ciclo biogeoquímico que describe el movimiento de este elemento químico en
un ecosistema.
Los seres vivos toman el
fósforo (P) en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante
meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a losvegetales
por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos excretan, los
descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos.
Una parte de estos
fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas,
peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en
la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos. Los restos de los
animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran
por movimientosorogénicos.
IMPORTANCIA:
El fósforo es un
elemento esencial para los seres vivos, y los procesos de la fotosíntesis de
las plantas, como otros procesos químicos de los seres vivos, los cuales no se
pueden realizar sin ciertos compuestos en base a fósforo.
En la naturaleza se
encuentra formando parte de los minerales o de los componentes orgánicos de los
tejidos vivos como huesos y dientes
Sin la intervención del
fósforo no es posible que un ser vivo pueda sobrevivir.
El fósforo es un
elemento que se puede encontrar en las estructuras del ADN de los organismos.
El fósforo es uno de los
elementos más importantes para los sistemas biológicos ya que forma parte de
moléculas tan importantes como los ácidos nucleicos (AND,ARN), el ATP y otros
compuestos fosforados.
TERRESTRE:
El fósforo se encuentra
en la naturaleza en forma de compuestos de calcio (apatita), hierro, manganeso
y aluminio conocidos como fosfatos, que son poco solubles en el agua. En los
buenos suelos agrícolas el fósforo está disponible en forma de iones de fosfato
(P2 O5).
Durante este ciclo, se
libera fósforo de las rocas y el suelo hacia los ecosistemas, donde se disuelve
en el agua del terreno para ser utilizado por los vegetales. De las rocas se
libera fósforo en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar
sus funciones vitales.
Las plantas absorben los
iones de fosfato y los integran a su estructura en diversos compuestos. Sin
fósforo las plantas no logran desarrollarse adecuadamente.
EN EL AGUA:
El fósforo se encuentra
en el mar como ión fosfato, concretamente bajo la forma de ortofosfato cálcico
y, según Thoulet, en concentraciones en torno a 0.0156 gr/litro en aguas de
salinidad normal (35/1000).
Su presencia es
importante porque es un elemento imprescindible en la síntesis de materia orgánica
en el mar y es muy utilizado por el fitoplancton (plancton vegetal).
La escasez de fosfatos
en zonas de actividad fotosintética limitaría la productividad primaria, sobre
todo en el verano, incidiendo directamente en toda la vida marina.
CICLO DEL CARBONO
El ciclo del carbono es
el ciclo biogeoquímico por el que el carbono se intercambia entre abiosfera, pedosfera, geosfera, hidrosfera y
la atmósfera de la Tierra. Junto con el ciclo del nitrógenoy el ciclo del agua,
el ciclo del carbono comprende una secuencia de eventos que es clave para hacer
a la Tierra capaz de sostener vida; describe el movimiento de carbono al ser
reciclado y reusado por la biosfera, incluido los sumideros de carbono
Componentes principales
El ciclo de carbono
global ahora normalmente se divide en los siguientes depósitos principales
interconectados por rutas de intercambio:
- La atmósfera.
- La biosfera terrestre.
- Los océanos, incluido el carbono inorgánico disuelto y la biota marina viva e inerte.
- Los sedimentos, incluido los combustibles fósiles, los sistemas de agua fresca y el material orgánico inerte.
ATMÓSFERA:
El carbono en la
atmósfera terrestre existe en dos formas principales: dióxido de carbono y
metano. Ambos gases absorben y retienen calor en la atmósfera y son
parcialmente responsables del efecto invernadero. El metano produce un grande
efecto invernadero por volumen al camparse al dióxido de carbono, pero existe
en concentraciones mucho más bajas y tiene una vida atmosférica más corta que
el dióxido de carbono, haciendo a este último el gas de efecto invernadero más
importante de los dos
BIOSFERA TERRESTRE:
Un sistema portátil que
mide el flujo de CO2 de la respiración de suelo. La biosfera terrestre incluye
el carbono orgánico en todos los organismos vivientes en tierra, ambos vivos y
muertos, además del carbono almacenado en los suelos. Aproximadamente 500
gigatones de carbono están almacenados sobre la tierra en plantas y otros
organismos vivientes,4 mientras que la tierra guarda aproximadamente 1500
gigatones de carbono.8 La mayoría de carbono en la biosfera terrestre es
carbono orgánico, mientras que alrededor de un tercio del carbono en tierra
está almacenado en formas inorgánicas, como el carbonato de calcio.9 El carbono
orgánico es un componente importante de todos los organismos que viven en el
planeta. Los autótrofos lo extraen del aire en la forma de dióxido de carbono,
convirtiendo en carbono orgánico, mientras que los heterótrofos reciben el
carbono al consumir a otros organismos.
OCÉANOS:
Los océanos contienen la
cantidad más grande de carbono activamente circulante del planeta y son solo
superados por la litosfera en la cantidad de carbono que almacenan. Las capas
superficiales de los océanos guardan grandes cantidades de carbono orgánico
disuelto que se intercambia rápidamente con la atmósfera. La concentración de
la capa profunda de carbono inorgánico disuelto (CID) es aproximadamente 15%
mayor que la de la capa superficial. El CID está almacenado en la capa profunda
por periodos mucho más largos. La circulación termosalina intercambia carbono
entre estas dos capas.
CICLO DEL AZUFRE
Es un elemento químico de número atómico 16 y
símbolo S (del latín sulphur). Es un no metal abundante con un olor
característico. El azufre se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas.
Es un elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para
muchos aminoácidos y, por consiguiente, también para las proteínas.
Características: Tiene
un color amarillento fuerte, amarronado o anaranjado y arde con llama de color
azul, desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve
endisulfuro de carbono. Es multivalente, y son comunes los estados de oxidación
-2, +2, +4 y +6.. Sin embargo, si se calienta, el color se torna marrón algo
rojizo, y se incrementa laviscosidad.
Aplicaciones: El azufre
se usa en multitud de procesos industriales como:
- En producción de ácido sulfúrico para baterías
- En la fabricación de pólvora
- En el vulcanizado de caucho
- Se usa como fungicida
- Manufactura de fosfatos fertilizantes
- Los sulfitos se usan para blanquear el papel y en cerillas
- El amonio se usa como fijador en la industria fotográfica
- El sulfato de magnesio se utiliza como laxante y exfoliante, también como suplemento alimenticio para las plantas.
- Ciclo Biogeoquímico del Azufre
- El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales.
- Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas.
- El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre (SO2), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica.
- Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.
CONCLUSIÓN
En los ciclos
biogeoquímicos se pueden reconocer dos partes o compartimientos: la biótica y
la abiótica.
• La parte biótica:
Comprende la inclusión de sustancias inorgánicas en el organismo y la
subsiguiente descomposición y remineralización. El intercambio de elementos es
rápido, pero la cantidad de sustancias inorgánicas no es mayor. El organismo
vivo toma elementos inorgánicos y al morir y descomponerse éstos son devueltos
al ambiente para ser nuevamente aprovechados.
• La parte abiótica: El
medio contiene gran cantidad de sustancias inorgánicas, que se descomponen con
lentitud y están a disposición del organismo en forma abundante y fácil (agua,
dióxido de carbono, oxigeno) o escasa y difícil (fósforo y nitrógeno, por ejemplo).
En el primer caso se trata de ciclos atmosféricos con grandes reservas de
materiales; en el segundo se trata de materiales sedimentarlos (fósforo,
hierro, azufre, magnesio, y elementos menores).
La deficiencia de alguno
de estos elementos y sustancias en un ecosistema puede producir serios
problemas en el proceso de producción de las plantas (producción primaria) y
entre los consumidores (animales y seres humanos). Por ejemplo, la deficiencia
o falta de yodo en ciertas zonas produce problemas como el bocio o coto en los
seres humanos y problemas en los animales, especialmente durante la época de
gestación.
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