Diamantes

LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS

El organismo es un sistema de tránsito de las sustancias inorgánicas, mientras en el ecosistema esas sustancias circulan entre los organismos y el medio ambiente, por lo que se les denomina ciclos. Estos ciclos reciben la denominación de biogeoquímicos, por pasar por los seres vivos (bios = vida), el suelo (geo = tierra) y estar sujetos a reacciones químicas con uso y liberación de energía.

En los ciclos biogeoquímicos se pueden reconocer dos partes o compartimientos: la biótica y la abiótica.

• La parte biótica: Comprende la inclusión de sustancias inorgánicas en el organismo y la subsiguiente descomposición y remineralización. El intercambio de elementos es rápido, pero la cantidad de sustancias inorgánicas no es mayor. El organismo vivo toma elementos inorgánicos y al morir y descomponerse éstos son devueltos al ambiente para ser nuevamente aprovechados.

• La parte abiótica: El medio contiene gran cantidad de sustancias inorgánicas, que se descomponen con lentitud y están a disposición del organismo en forma abundante y fácil (agua, dióxido de carbono, oxigeno) o escasa y difícil (fósforo y nitrógeno, por ejemplo). En el primer caso se trata de ciclos atmosféricos con grandes reservas de materiales; en el segundo se trata de materiales sedimentarlos (fósforo, hierro, azufre, magnesio, y elementos menores).

La deficiencia de alguno de estos elementos y sustancias en un ecosistema puede producir serios problemas en el proceso de producción de las plantas (producción primaria) y entre los consumidores (animales y seres humanos). Por ejemplo, la deficiencia o falta de yodo en ciertas zonas produce problemas como el bocio o coto en los seres humanos y problemas en los animales, especialmente durante la época de gestación.

La producción agrícola, ganadera y forestal moderna se basa en procesos de mejora de los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes para aumentar la producción por área. Estos procesos modernos se basan en gran medida en la fertilización de los campos con fertilizantes químicos, que añaden cantidades adicionales de los elementos esenciales (nitrógeno, fósforo y potasio), además de elementos menores como magnesio, bórax, y otros compuestos químicos.

En muchas partes los suelos son deficitarios en ciertos elementos. Los casos más notables son la deficiencia del fósforo en los suelos amazónicos, y la falta de nitrógeno en los suelos muy húmedos o pantanosos.

Existen hoy técnicas de amplio uso para hacer el análisis de los suelos y determinar las necesidades de elementos para una fertilización adecuada y de acuerdo a los distintos tipos de cultivos, porque cada uno de ellos tiene exigencias especiales.

A pesar de que todos los elementos constitutivos de los seres vivos tienen ciclos, por su importancia explicaremos los ciclos biogeoquímicos de¡ carbono, del nitrógeno, del fósforo, del potasio y del cobre. El ciclo del agua, que es uno de los más importantes para la naturaleza y los organismos, será expuesto en el capítulo correspondiente al agua como recurso natural, porque forma parte del proceso de renovación del recurso agua.

CICLO DEL FOSFORO.

El fósforo (P4) es un elemento esencial para los seres vivos, y los procesos de la fotosíntesis de las plantas, como otros procesos químicos de los seres vivos, no se pueden realizar sin ciertos compuestos en base a fósforo. Sin la intervención de¡ fósforo no es posible que un ser vivo pueda sobrevivir.

El ciclo del fósforo se reduce a los siguientes procesos:

• El fósforo se encuentra en la naturaleza en forma de compuestos de calcio (apatita), fierro, manganeso y aluminio conocidos como fosfatos, que son poco solubles en el agua. En los buenos suelos agrícolas el fósforo está disponible en forma de iones de fosfato (P2 O5).

• Las plantas absorben los iones de fosfato y los integran a su estructura en diversos compuestos. Sin fósforo las plantas no logran desarrollarse adecuadamente.

• Los animales herbívoros toman los compuestos de fósforo de las plantas y los absorben mediante el proceso de la digestión, y los integran a su organismo, donde juegan un rol decisivo en el metabolismo.

• Los carnívoros toman el fósforo de la materia viva que consumen y lo integran a su estructura orgánica.

En ciertas zonas de la Tierra se han formado acumulaciones de compuestos fosforados y que son ampliamente explotados para fertilizar los suelos agrícolas y mejorar su contenido en fósforo. En el Perú existen dos depósitos muy importantes de compuestos fosforados: los yacimientos de roca fosfórica de Bayóvar (Piura) y el guano de las islas.

Los yacimientos de roca fosfórica de Bayóvar son depósitos naturales y de carácter agotable, porque una vez explotados se acabarán.

• Los seres vivos (plantas y animales) al morir restituyen los compuestos de fósforo al suelo y al agua por el proceso de descomposición. Los compuestos liberados son otra vez aprovechados por las plantas para reiniciar el ciclo.

• Los compuestos de fósforo pueden ser transportados por los sedimentos de los ríos y acumulados en los suelos aluviales, o sea, aquellos que se originan por la acumulación de los sedimentos del agua, generalmente a lo largo de los ríos y en el fondo de los lagos.

• Los compuestos de fósforo pueden llegar a la atmósfera en forma de polvo, el cual al caer al suelo es depositado y reintegra esos compuestos al suelo.

• En la naturaleza la disponibilidad de fósforo se produce por la descomposición de rocas, que contienen fosfatos, y mediante la erosión natural llegan a los suelos y a las aguas (ríos, lagos y mares). En las zonas de erupciones volcánicas, pasadas o presentes, los compuestos de fósforo son depositados por las cenizas. Por esta razón los suelos de origen volcánico son ricos en compuestos de fósforo.

CICLO DEL NITROGENO

El nitrógeno (N2) es sumamente importante para las plantas y para la producción de proteínas, esenciales para la vida de los animales y del ser humano. La carne (los músculos, por ejemplo) son proteínas. La leche y los huevos son ricos en proteína, como también el frijol, la lenteja, el paliar, el garbanzo y el arvejón, entre otros.

El ciclo del nitrógeno consiste en los siguientes procesos:

• El nitrógeno es un gas que forma el 78% del aire, siendo uno de los elementos más abundantes sobre la Tierra. El nitrógeno atmosférico no puede ser utilizado en forma normal por los seres vivos, sino que tiene que ser transformado en compuestos absorbibles por las plantas.

• Muy pocos organismos pueden aprovechar directamente el nitrógeno del aire, y la mayor parte lo hace a través de bacterias, que viven en el suelo o en las raíces de las leguminosas, formando nódulos. Estas bacterias (Rhizobium) fijan el nitrógeno del aire; lo transforman en compuestos aprovechabas (amoniaco y nitratos), y la planta los absorbe para formar proteínas. Estas bacterias se encuentran especialmente en las raíces de las leguminosas (frijoles, alfalfa, guaba o pacae, etc.). Artificialmente se puede inocular estas bacterias y aumentar la productividad de cualquier leguminosa (Rhizobiología).

• Las plantas fabrican proteínas, en reacciones químicas muy complejas (aminoácidos y proteína), que son aprovechadas por los animales herbívoros para su crecimiento y formación de carne. Los carnívoros aprovechan las proteínas a través de la carne que consumen.

Los seres vivos al morir son descompuestos por procesos de putrefacción o descomposición, en el que intervienen bacterias y hongos, y se restituyen al medio los compuestos a base de nitrógeno que contienen, para un aprovechamiento posterior por las plantas.

• Una parte de los compuestos nitrogenados de la descomposición son lavados por la lluvia y llega a las aguas de los ríos y lagos. El proceso de lavado, llamado también lixiviación, de los compuestos nitrogenados del suelo es más intenso en zonas muy lluviosas y esto empobrece los suelos, los cuales pierden su fertilidad. En un suelo fértil los compuestos nitrogenados están en la materia orgánica, o sea, la materia en descomposición. Por eso cuánto más materia orgánica tenga un suelo, más fértil será, porque contiene compuestos de nitrógeno, esenciales para el crecimiento de las plantas.

• Los animales y los humanos eliminan una parte de los compuestos nitrogenados por los excrementos y los orines, que son descompuestos y restituyen al ambiente los compuestos nitrogenados para ser aprovechados nuevamente. El guano de las islas, producido por las aves guaneras, contiene abundantes compuestos nitrogenados, que se almacenan en las islas guaneras porque no son lavados por las lluvias a causa de la aridez.

• Por procesos químicos, con intervención de bacterias, los compuestos nitrogenados pueden ser descompuestos hasta gas nitrógeno, proceso que se denomina denitrificación. De esta forma el N2 al final, retorna a la atmósfera, para reiniciar el ciclo.

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono (C) consiste en un proceso muy complicado, cuyos elementos

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