Fundamentos de los Ciclos Biogeoquímicos: Nitrógeno y Carbono en la Naturaleza
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El Ciclo Biogeoquímico del Nitrógeno
El nitrógeno (N₂) se encuentra en la troposfera en una proporción del 78%. Sin embargo, en esta forma no puede ser utilizado directamente como nutriente por los vegetales y animales, por lo que debe convertirse en otras formas útiles para las plantas mediante un conjunto de procesos que se denomina fijación del nitrógeno.
Fases y Actores Bacterianos
El ciclo del nitrógeno involucra varios grupos especializados de bacterias:
- Algunas bacterias reducen el N₂ atmosférico formando amoniaco (NH₃); otras acumulan el NH₃.
- El amoniaco fijado es transformado por otro grupo especializado de bacterias que lo oxidan formando nitrito (NO₂⁻). Estas son bacterias del género Nitrosomonas y el proceso se denomina nitrosación.
- Las bacterias del género Nitrobacter oxidan el ion nitrito, convirtiéndolo en nitrato (NO₃⁻), que constituye la fuente principal de nitrógeno para las plantas superiores.
- Existen una serie de bacterias, llamadas desnitrificantes, que realizan el proceso inverso, liberando N₂ a la atmósfera.
El Papel de la Luz y las Precipitaciones
La luz tiene un papel en la fijación del N₂, ya que lo combina con el oxígeno de la atmósfera formando dióxido de nitrógeno (NO₂). Estos gases reaccionan con el vapor de agua de la atmósfera, transformándose en ion nitrato (NO₃⁻), que vuelve a la tierra como ácido nítrico disuelto en las precipitaciones.
El Ciclo Biogeoquímico del Carbono
El carbono es el principal elemento constituyente de la materia orgánica. Este solo puede ser incorporado a dicha materia a partir del dióxido de carbono (CO₂).
Los organismos productores absorben el CO₂ que se encuentra en la atmósfera o disuelto en el agua y usan la energía luminosa para, a través de la fotosíntesis, fijar el carbono inorgánico en compuestos orgánicos como la glucosa.
Interacción Fotosíntesis y Respiración
Tales compuestos orgánicos serán luego degradados por los organismos que realizan la respiración aeróbica, devolviendo el CO₂ a la atmósfera o al agua. Así, la fotosíntesis y la respiración celular actúan como procesos antagónicos en sus términos extremos, complementándose uno con el otro y manteniendo en equilibrio el ciclo del carbono.
Reservorios de Carbono a Largo Plazo
Parte del carbono es retenido en la corteza terrestre durante largos periodos en forma de combustibles fósiles hasta que es liberado a la atmósfera como CO₂ cuando estos son quemados. Las erupciones volcánicas también liberan parte de este carbono a la atmósfera.
El Carbono en los Ecosistemas Marinos
Algunos organismos marinos utilizan el CO₂ disuelto en el agua para formar sus conchas y esqueletos. Cuando estos organismos mueren, caen al fondo, reingresando el carbono muy lentamente al ciclo cuando los sedimentos se disuelven o quedan expuestos a la intemperie por algún fenómeno geológico o biológico.