Foro De Ecología

CICLO DE LOS NUTRIENTES

1. ¿Qué son los ciclos biogeoquímicos o ciclos de los nutrientes?

Res: El ciclo de los nutrientes inorgánicos es el movimiento de estos a través de varios organismos, vivientes o no. Así, estos ciclos químicos pasan también por los biológicos y los geológicos, por lo cual se los denomina ciclos bio-geo-químicos. Cada compuesto químico tiene su propio y único ciclo. (Pucheu, 2006)

La geoquímica es una ciencia física importante vinculada con la composición química de la Tierra y el intercambio de elementos entre las diversas partes de la corteza y sus océanos y ríos, entre otros. Por lo tanto, la biogeoquímica es el estudio del intercambio de los materiales químicos entre los componentes biótico y abiótico de la biosfera.

Una parte de este intercambio consiste en la descomposición de seres vivos, proceso en el que no sólo se desprenden nutrientes sino también residuos orgánicos que pueden incrementar la disponibilidad de minerales para la absorción de los organismos autótrofos. Una manera de que esto se lleve a cabo es mediante el proceso conocido como quelación, en el cual las moléculas orgánicas “atrapan” o forman complejos con elementos como el calcio, magnesio, hierro, cobre y otros iones, los cuales acrecientan la disponibilidad de los nutrientes. (Odum, 1995)

2. ¿Cuál es la importancia de estos ciclos?

Res: Los seres vivos están formados por elementos químicos, fundamentalmente por oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno que, en conjunto, suponen más del 95% de peso de los seres vivos. El resto de los elementos son fósforo, azufre, calcio, fierro y potasio; aunque estos elementos se encuentran presentes en cantidades muy pequeñas, algunos de ellos muy importantes para el metabolismo de muchos organismos vivos. Estos elementos también se encuentran abióticamente, y están acumulados en depósitos. Así, existen diversos elementos y compuestos en la atmósfera, como O2, N2 y CO; en el suelo H2O, nitratos, fosfatos y otras sales; y en las rocas fosfatos, carbonatos y silicatos, entre otros. Si alguno de estos elementos fundamentales faltara, se alteraría no sólo el ciclo de vida de ese ser sino también el de los demás que le rodean. (Arana, 1987)

3. ¿Por qué se les llama ciclos?

Res: Un ciclo se refiere al intercambio de nutrimentos de un ser vivo con el ambiente o de éste con los organismos. La tierra es un sistema cerrado donde no entra ni sale materia. Las sustancias utilizadas por los organismos no se "pierden" aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos por un largo período. Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos. Es por esto que se les llama ciclos. Algunos seres vivos son capaces de captar los elementos y compuestos de los depósitos yacentes en los que se acumulan, los cuales se van transfiriendo en las cadenas tróficas de unos seres vivos a otros, y son sometidos a procesos químicos que los van situando en distintas moléculas.

Así, por ejemplo, el nitrógeno es absorbido del suelo por las raíces de las plantas en forma de nitrato; el metabolismo de las plantas hace que pase a formar parte de proteínas y ácidos nucleicos, a través de la reducción. Por su parte, los animales tienen el nitrógeno en forma de proteínas y ácidos nucleicos y lo eliminan en forma de amoniaco, urea o ácido úrico en la orina. Finalmente, el ciclo del nitrógeno es cerrado por algunas bacterias del suelo que trasforman, mediante la oxidación, el amoniaco en nitratos.

Es importante mencionar que los ciclos de los elementos mantienen una estrecha relación con el flujo de energía en el ecosistema, ya que la energía utilizable por los organismos es la que se encuentra en enlaces químicos uniendo los elementos para formar las moléculas (Universidad de Navarra, 2000)

4. ¿Describa brevemente los ciclos del carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y agua?

Ciclo del Carbono

El carbono es parte fundamental y soporte de los organismos vivos, porque proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y otras moléculas esenciales para la vida contienen carbono. Se lo encuentra como dióxido de carbono en la atmósfera, en los océanos y en los combustibles fósiles almacenados bajo la superficie de la Tierra. El movimiento global del carbono entre el ambiente abiótico y los organismos se denomina ciclo del carbono.

El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. El carbono (del CO2) pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas, y el oxígeno es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste carbono es liberado en forma de CO2 por la respiración, o como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono que es liberado en forma de CO2, es utilizado de nuevo por las plantas. En resumen, los pasos más importantes del ciclo del carbono son los siguientes:

a. El dióxido de carbono de la atmósfera es absorbido por las plantas y convertido en azúcar, por el proceso de fotosíntesis.

b. Los animales comen plantas y al descomponer los azúcares dejan salir carbono a la atmósfera, los océanos o el suelo.

c. Bacterias y hongos descomponen las plantas muertas y la materia animal, devolviendo carbono al medio ambiente.

d. El carbono también se intercambia entre los océanos y la atmósfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interacción entre el aire y el agua. (Peña, 1998-2006)

Ciclo del Oxígeno

El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos.

Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica. La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos está en la atmósfera.

Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario. Otra parte del ciclo natural del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono.

Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2. (Luna, 2003)

Ciclo del Nitrógeno

La atmósfera es el principal reservorio de nitrógeno, donde constituye hasta un 78 % de los gases. Sin embargo, como la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico para elaborar aminoácidos y otros compuestos nitrogenados, dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la gran cantidad de nitrógeno en la atmósfera, la escasez de nitrógeno en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.

El proceso a través del cual circula nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo físico se denomina ciclo del nitrógeno. Este ciclo consta de las siguientes etapas:

1. Fijación del nitrógeno: consiste en la conversión del nitrógeno gaseoso (N2) en amoníaco (NH3), forma utilizable para los organismos. En esta etapa intervienen bacterias (que actúan en ausencia de oxígeno), presentes en el suelo y en ambientes acuáticos, que emplean la enzima nitrogenasa para romper el nitrógeno molecular y combinarlo con hidrógeno.

2. Nitrificación: proceso de oxidación del amoníaco o ion amonio, realizado por dos tipos de bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter (comunes del suelo). Este proceso genera energía que es liberada y utilizada por estas bacterias como fuente de energía primaria.

3. Asimilación: las raíces de las plantas absorben el amoníaco (NH3) o el nitrato (NO3 -), e incorporan el nitrógeno en proteínas, ácidos nucleicos y clorofila. Cuando los animales se alimentan de vegetales consumen compuestos nitrogenados vegetales y los transforman en compuestos nitrogenados animales.

4. Amonificación: consiste en la conversión de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco, se inicia cuando los organismos producen desechos como urea (orina) y ácido úrico (excreta de las aves), sustancias que son degradadas para liberar como amoníaco el nitrógeno en el ambiente abiótico. El amoníaco queda disponible para los procesos de nitrificación y asimilación. El nitrógeno presente en el suelo es el resultado de la descomposición de materiales orgánicos y se encuentra en forma de compuestos orgánicos complejos, como

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