M15S2 Ciclos biogeoquímicos

Introducción

Si bien es cierto que la materia no se crea ni se destruye en un ecosistema, sí puede salir o entrar ya que los ecosistemas son abiertos. Este hecho determina que varios ecosistemas, incluso distantes en el tiempo y espacio, funcionen de manera integrada.
Los mecanismos de movimiento de la materia son tanto de naturaleza biótica (por el movimiento de los organismos o por sus actividades alimentarias), como abiótica (a través del aire o del agua). Esto implica que, en el movimiento de la materia, intervienen procesos geológicos, químicos y biológicos. Por esa razón, los ciclos de materia que ocurren en los ecosistemas se denominan ciclos biogeoquímicos, los cuales son de dos tipos:

Ciclos sedimentarios:

También conocidos como ciclos locales, en los que intervienen elementos que no pueden moverse a través de la atmósfera, sino que se acumulan principalmente en el suelo. Tal es el caso del calcio, el fósforo y el potasio, entre otros.
En los ciclos sedimentarios los nutrientes pasan de las plantas a los consumidores, de éstos al mantillo y de ahí al suelo, de donde pueden ser absorbidos de nuevo por las plantas. Los nutrientes que participan en los ciclos sedimentarios también pueden salir y entrar al ecosistema a través de las migraciones de los consumidores o disueltos en agua.

Ciclos atmosféricos:

También conocidos como ciclos gaseosos o globales, en los que participan elementos y compuestos que, en estado gaseoso, se mueven por toda la biósfera gracias a las corrientes de aire en la atmósfera. El agua, el carbono y el nitrógeno se mueven en este tipo de ciclos.
En los ciclos atmosféricos o globales, a diferencia de los sedimentarios, incluyen a la atmósfera como compartimiento de estancia. En este tipo de ciclos participan gases que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

 

Ciclo del fósforo

El fósforo es un nutriente escaso en la naturaleza. Este elemento pasa de las plantas a los animales herbívoros y a las bacterias del suelo. El compartimento bacteriano también es alimentado por la degradación química de algunas rocas. Los fosfatos del suelo pueden ser absorbidos por las plantas o transportados por el agua de lluvia hacia el mar. Hasta aquí corresponde la parte sedimentaria del ciclo del fósforo.
En el mar los fosfatos recorren las cadenas tróficas costeras hasta llegar a las aves marinas que defecan en la tierra. El fósforo contenido en el guano de las aves se libera por la acción de las bacterias en el suelo, de donde lo retoman las plantas.

 

Ciclo del agua

En general, el agua se almacena en cinco reservorios fundamentales: el mar, las aguas continentales (ríos y lagos), los glaciares (las masas de hielo de las montañas y los polos), los depósitos subterráneos y la atmósfera. Además, una gran proporción del agua está almacenada en capas profundas de la litosfera; esta agua se incorpora en cantidades mínimas a la biósfera a través de las emanaciones volcánicas.
Una de las rutas que sigue el agua es la siguiente: se evapora en el mar y pasa a la atmósfera, de allí cae en forma de lluvia sobre los continentes, donde escurre hacia los ríos para regresar al océano. Además de la evaporación del agua del mar, la atmósfera capta agua en forma de vapor de los ecosistemas terrestres mediante dos procesos importantes:

1. La evaporación del agua contenida en el suelo y en los cuerpos de agua dulce.
2. La transpiración de las plantas, que es el proceso por el cual éstas pierden agua a través de sus estomas.

Los animales terrestres también transpiran, aunque en comparación con el agua que pierden las plantas, su contribución a la humedad de la atmósfera es mínima.

Ciclo del nitrógeno

El nitrógeno es un elemento esencial para la vida, ya que es un componente indispensable de proteínas, ácidos nucleicos, la clorofila y otras moléculas orgánicas importantes. Este elemento se encuentra en concentraciones muy bajas en los ecosistemas naturales. Sin embargo, es muy abundante en la atmósfera, donde constituye el 78% de los gases que la componen, pero el nitrógeno atmosférico es una molécula gaseosa de dos átomos (N₂) que la mayoría de los organismos no pueden asimilar directamente. Algunos mecanismos de transformación son:

• Por ejemplo, para que las plantas lo absorban es necesario que se encuentre en el suelo en forma de iones de nitrato (NO₃) o amonio (NH₄). Las bacterias fijadoras de nitrógeno son capaces de transformar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en nitratos o en amonio.
• Otro mecanismo de transformación del nitrógeno atmosférico hacia compuestos químicos aprovechables por las plantas son las descargas eléctricas o relámpagos.
• La aplicación de fertilizantes de origen industrial constituye otra fuente de nitrógeno que se libera al suelo. Esta fuente contribuye con 35% del total del nitrógeno que se incorpora al suelo en todo el planeta.

 

Ciclo del carbono

El carbono es el principal elemento estructural de los seres vivos y su ciclo está estrechamente vinculado al flujo de energía. El carbono que no forma parte de los cuerpos de los seres vivos se encuentra sobre todo en forma gaseosa como dióxido de carbono (CO₂). Por estar contenido en un gas, este elemento se mueve por medio de ciclos atmosféricos.
El carbono contenido en el CO₂ es atrapado por los organismos fotosintéticos (plantas, algas y bacterias) para constituir moléculas elaboradas (azúcares, grasas y proteínas) con ayuda de la energía solar. Estas moléculas ricas en carbono se almacenan en los tejidos de estos organismos y una pequeña fracción de él se libera de nuevo a la atmósfera como CO₂ como resultado de la respiración de estos organismos.
El carbono almacenado en los tejidos de las plantas y otros organismos fotosintéticos pasa a los animales consumidores, cuando éstos se alimentan de tejidos vivos. Sin embargo, la mayor parte pasa a través de los tejidos muertos (cadáveres, heces, pelo, plumas, uñas o escamas) al suelo, en el caso de los ecosistemas terrestres o bien al bentos en el caso de los ecosistemas acuáticos. Los organismos saprófagos toman el carbono del suelo, del bentos o del agua para alimentarse y lo transforman en CO₂ mediante la respiración. De esta manera, el CO₂ liberado por todos los organismos aerobios (es decir, los que respiran oxígeno produciendo CO2) puede ser tomado de nuevo por los organismos fotosintetizadores, cerrando el ciclo.

No olvides leer el contenido extenso para profundizar en el estudio de este tema.