Ciclos Biogeoquímicos: Carbono, Nitrógeno y Fósforo
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Ciclos Biogeoquímicos
Un ciclo biogeoquímico es el recorrido que sigue un elemento químico, pasando por el medio físico y por los organismos.
Se dividen en dos grupos:
- Gaseosos: Su reservorio principal se encuentra en la atmósfera o en la hidrosfera. Son ciclos globales, de circulación rápida, donde los elementos están a disposición de los seres vivos. Ejemplos: ciclos del carbono y del nitrógeno.
- Sedimentarios: Su reservorio principal es la litosfera. Tienen un carácter local y una circulación lenta debido a la limitación del paso. Ejemplo: ciclo del fósforo.
Ciclo del Carbono
El carbono (C) es el elemento más abundante en los seres vivos, aunque en la corteza terrestre es escaso. Se encuentra en forma de CO2 en la atmósfera y disuelto en el agua (H2O). El CO2 circula de la atmósfera a los mares y viceversa.
- Fotosíntesis: Los organismos autótrofos fijan el CO2, produciendo moléculas orgánicas. Los heterótrofos obtienen el carbono de los alimentos.
- Respiración: Utilizamos el oxígeno (O2) para obtener la energía acumulada en los enlaces covalentes. Este proceso libera CO2.
- Incorporación de carbono orgánico: Algunos organismos acumulan CO2 para formar conchas. Al morir, los caparazones se depositan en cuencas de sedimentación. Parte de estos se reintegran al agua, mientras que la otra parte se incorpora al ciclo de las rocas.
- Fermentación: Es la descomposición de la materia orgánica en ausencia de O2. La realizan microorganismos heterótrofos anaeróbicos.
- Combustión: Las rocas organógenas crean una reserva de carbono que queda almacenada durante millones de años. La combustión es un proceso químico que libera mucha luz y calor. En esta reacción de oxidación se libera CO2.
Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno (N) es el principal componente de la atmósfera (78%). Es un gas inerte que solo se incorpora a las moléculas orgánicas a través de algunas bacterias y algas.
- Fijación del nitrógeno atmosférico: Los productores incorporan el nitrógeno en forma de ion amonio (NH4+) o nitrato (NO3-). Existen tres vías:
- Atmosférica: Gracias a la energía de las tormentas.
- Industrial: La necesidad de fertilizantes para la agricultura ha creado una fijación industrial del nitrógeno, incorporándolo a los ecosistemas.
- Biológica: Es el máximo mecanismo de incorporación de nitrógeno atmosférico. Lo realizan bacterias simbiontes en las raíces de las leguminosas.
- Nitrificación: Es la transformación del ion amonio en nitrato por bacterias del suelo. Permite la incorporación del nitrógeno en las plantas.
- Asimilación: Es la incorporación del nitrógeno en aminoácidos y otras moléculas orgánicas. Los organismos autótrofos no pueden incorporar directamente el nitrato, por lo que lo transforman en ion amonio, que luego se incorpora a los aminoácidos.
- Amonificación: La materia orgánica contiene moléculas orgánicas ricas en energía que aprovechan bacterias y hongos. El nitrógeno se libera en forma de ion amonio, que puede ser reutilizado por otros seres vivos.
- Desnitrificación: Los microorganismos anaeróbicos tienen la capacidad de obtener energía transformando los nitratos en nitrógeno gaseoso (N2), que se reintegra a la atmósfera.
Ciclo del Fósforo
El fósforo (P) es esencial para los seres vivos, ya que forma parte de la estructura molecular del ATP, los ácidos nucleicos y los esqueletos de los animales. Se encuentra principalmente en rocas sedimentarias. La erosión de estas rocas libera fosfatos que son arrastrados al mar, donde son utilizados por el plancton. Los vegetales lo incorporan a través de sus raíces. El fósforo no tiene compuestos volátiles que le permitan pasar del océano a la atmósfera. Existen dos mecanismos que permiten el retorno del fósforo del mar a los ecosistemas:
- Las aves marinas lo recogen y lo depositan en la tierra con sus excrementos.
- El levantamiento geológico de los sedimentos del océano.
Estos mecanismos son insuficientes para compensar la pérdida de fósforo. El fósforo es el principal factor limitante de la producción primaria. El ser humano interviene utilizando abonos en la tierra para el cultivo.