Ciclos Biogeoquímicos Esenciales: Nitrógeno y Flujo Energético en Ecosistemas
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El Ciclo del Nitrógeno: Un Proceso Vital y su Impacto Humano
La atmósfera está formada por un 79% de nitrógeno, pero solo algunas bacterias y cianofíceas son capaces de aprovecharlo. El proceso de fijación del nitrógeno que realizan consiste en combinar el nitrógeno atmosférico con hidrógeno para formar amoníaco.
Fijación Biológica del Nitrógeno
- Rhizobium leguminosarum es una bacteria simbiótica que se encuentra en unos nódulos que hay en las raíces de las leguminosas. Parte del nitrógeno fijado lo cede a las plantas en forma de un componente soluble en el citoplasma celular.
- Clostridium y Azotobacter son bacterias del suelo; el amoníaco queda acumulado en él.
Amonificación y Nitrificación
La acción de los descomponedores sobre los cadáveres y los productos de desecho del metabolismo de productores y consumidores enriquece el suelo en amoníaco, proceso llamado amonificación.
Casi todo el amoníaco que llega al suelo pasa rápidamente a ion nitrato (NO3-) por la acción quimiosintética de algunas bacterias, proceso llamado nitrificación.
Desnitrificación: Un Proceso Perjudicial
Existe un proceso perjudicial para la agricultura llamado desnitrificación, que consiste en la transformación del NO3- en NO2-. Esta transformación la realizan bacterias del género Pseudomonas, completando así el ciclo del nitrógeno.
Intervención Humana en el Ciclo del Nitrógeno
Los humanos intervenimos en el ciclo del nitrógeno de varias maneras:
- Emisión de óxido nítrico (NO): Grandes cantidades de óxido nítrico son emitidas a la atmósfera al quemar madera o cualquier combustible. Este puede reaccionar con el vapor de agua de la atmósfera para formar ácido nítrico (HNO3), un componente de la lluvia ácida.
- Emisión de óxido nitroso (N2O): Es un gas de efecto invernadero, producido por la acción de bacterias sobre fertilizantes y desechos del ganado.
El Flujo de Energía en los Ecosistemas y la Regla del 10%
Una cadena alimentaria empieza transfiriendo a los consumidores primarios una parte de la biomasa creada por los productores. Antes de ser transferida de nuevo al siguiente nivel trófico, parte es desechada (no ingerida) y otra parte es utilizada para llevar a cabo procesos vitales, liberándose parte de energía en forma de calor al ambiente.
Esto significa que la cantidad de energía de alta calidad disponible para los consumidores secundarios es menor que la disponible para los primarios. En cada caso de una cadena alimentaria, hay una pérdida de energía utilizable.
La Regla del 10%
El porcentaje de energía disponible, transferido de un nivel trófico a otro, es de aproximadamente el 10%. Cuanto mayor es el número de niveles tróficos en una red alimentaria, mayor es la pérdida acumulativa de energía de alta calidad utilizable.
Solo alrededor del 10% de la energía que procede de un nivel trófico es útil para los organismos del nivel siguiente, es decir, que la energía total contenida en un nivel trófico es la décima parte de la que tenía el nivel precedente. Esto condiciona que las cadenas no tengan más de 4 o 5 niveles tróficos.
La Pirámide del Flujo de Energía
La pirámide del flujo de energía explica por qué una población mayor de humanos puede ser sustentable si la gente come de niveles tróficos inferiores, consumiendo vegetales directamente en vez de comer animales que se alimentan con vegetales.