Ciclos Esenciales de la Vida: Carbono, Nitrógeno, Fósforo y Azufre
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Ciclos Biogeoquímicos Fundamentales: Carbono, Nitrógeno, Fósforo y Azufre
Ciclo del Carbono
El carbono atmosférico, presente en forma de CO2, es capturado por organismos fotosintéticos como bacterias, algas cianofíceas, algas eucariotas y plantas. Este CO2 se transforma en glucosa. La glucosa puede convertirse en moléculas más complejas (almidón, celulosa, etc.) o regresar a la atmósfera a través de la respiración celular, donde la glucosa se convierte nuevamente en CO2.
Los organismos fotosintéticos pueden ser consumidos por otros, integrándose así en la cadena trófica. Los organismos descomponedores actúan sobre la materia muerta y los desechos orgánicos, transformando la materia orgánica en CO2 que retorna a la atmósfera. En condiciones anaeróbicas, las bacterias metanógenas fijan el CO2, formando CH4 (metano). Esta molécula puede oxidarse nuevamente a CO2, completando el ciclo.
Ciclo del Nitrógeno
El ciclo del nitrógeno implica la conversión enzimática de compuestos nitrogenados del suelo y del nitrógeno gaseoso atmosférico en compuestos inorgánicos de nitrógeno. Estos son utilizados por las plantas para sintetizar macromoléculas. El ciclo consta de cuatro fases principales:
- Amonificación: Degradación secuencial de compuestos orgánicos nitrogenados (como aminoácidos) con liberación de amoniaco (NH3).
- Nitrificación: Oxidación del amoniaco a nitrito (NO2-) y luego a nitrato (NO3-), una forma de nitrógeno asimilable por las plantas.
- Desnitrificación: Reducción de nitratos no utilizados por las plantas a nitrógeno gaseoso (N2).
- Fijación de Nitrógeno: Combinación química del nitrógeno libre (N2) con otros elementos para formar compuestos nitrogenados (nitrógeno fijado).
Ciclo del Fósforo
El fósforo (P) se encuentra principalmente en forma de fosfato (PO43-), una sal derivada del ácido fosfórico. Las rocas fosfatadas, al descomponerse, liberan fosfato al suelo. Los vegetales lo absorben y, a través de la cadena alimentaria, pasa a animales y humanos. Otra vía es el arrastre del fosfato al mar, donde es consumido por organismos acuáticos. Al morir, estos organismos se depositan en el fondo marino, formando nuevas rocas fosfatadas. El guano, excremento de aves acuáticas, es rico en fosfato y se utiliza como fertilizante en la agricultura.
Ciclo del Azufre
El azufre circula en la biosfera a través de un ciclo que involucra su paso desde el suelo o el agua (en sistemas acuáticos) hacia las plantas y los animales, para luego regresar al suelo o al agua. Los ríos transportan compuestos sulfúricos terrestres al mar. Este azufre retorna a la tierra mediante la conversión a compuestos gaseosos como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2). Estos gases se incorporan a la atmósfera y regresan a la tierra a través de la lluvia. Parte del dióxido de azufre también puede ser absorbido directamente por las plantas desde la atmósfera.
La actividad industrial humana genera emisiones excesivas de gases sulfurosos a la atmósfera, causando problemas ambientales como la lluvia ácida.
Salinidad y Organismos
La mayoría de los organismos están adaptados a un rango estrecho de salinidad (estenohalinos). Son poiquilosmóticos, incapaces de regular su presión osmótica interna, la cual depende de las variaciones del medio externo. Por lo tanto, solo pueden vivir en aguas con una salinidad específica. En contraste, los seres que regulan su concentración interna de sales, manteniéndola constante frente a las variaciones externas, se denominan homeosmóticos. Estos organismos son eurihalinos y pueden habitar aguas con diferentes salinidades.