Ciclos Biogeoquimicos

INTRODUCCIÓN

El trayecto más o menos periódico de los elementos químicos entre los organismos y el medio ambiente se conocen como ciclos biogeoquímicos. 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. Dichos minerales son más solubles y menos tóxicos que algunas de las sales inorgánicas del elemento, especialmente en el caso de los metales (Odum, 1995).

Los diversos ciclos de nutrimentos entran en estrecha interacción dentro del ecosistema. Como ejemplo basta citar que, en la información de ciertos compuestos como el fosfato férrico, el fósforo pasa de un estado insoluble a otro soluble, con lo cual queda a disposición de los organismos del ecosistema. Otro ejemplo importante es la interacción entre el ciclo del azufre y el del oxígeno, en donde las bacterias fotosintéticas anaeróbicas que habitan en los pantanos y zonas lodosas liberan el oxígeno que había sido capturado en forma de sulfatos. Si no fuera por la acción de tales bacterias, estas sustancias se acumularían hasta causar un desequilibrio en el oxígeno atmosférico (Arana, 1987).

Funcionamiento de los ciclos Biogeoquímicos: El ingreso de los diversos elementos a los ecosistemas ocurre principalmente a través de la atmósfera, vía depositación (seca y húmeda) o por fijación biológica activa (CO2 y nitrógeno), que contribuye en forma importante al ciclo biogeoquímico. Los aportes de nutrientes de origen geológico al sistema provienen de la meteorización de minerales, los cuales ejercen un rol considerable sobre la fertilidad del suelo y procesos bióticos en el ecosistema. Por ejemplo, los ecosistemas boscosos de lento crecimiento se caracterizan por un alto porcentaje de abastecimiento de nutrientes en forma interna. 

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

El término acuñado del griego “bios”, vida, “geos”, tierra y química. Hace referencia a la vinculación de la composición de la tierra (y sus elementos químicos orgánicos e inorgánicos) con la vida.

El término Ciclo Biogeoquímico deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e interviene un cambio químico.

La materia circula desde los seres vivos hacia el ambiente abiótico, y viceversa. Esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos, que son los movimientos de agua, de carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos que en forma permanente se conectan con los componentes bióticos y abióticos de la Tierra. Las sustancias utilizadas por los seres vivos 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.

El flujo de materia es cerrado ya que los nutrientes se reciclan. La energía solar que permanentemente incide sobre la corteza terrestre, permite mantener el ciclo de dichos nutrientes y el mantenimiento del ecosistema. Por tanto estos ciclos biogeoquímicos son activados directa o indirectamente por la energía que proviene del sol. Mientras que el flujo de energía en el ecosistema es abierto, puesto que al ser utilizada en el seno de los niveles tróficos para el mantenimiento de las funciones vitales de los seres vivos se degrada y disipa en forma de calor, no sigue un ciclo y fluye en una sola dirección.

Nuestro planeta actúa como un sistema cerrado donde la cantidad de materia existente permanece constante, pero sufre permanentes cambios en su estado químico dando lugar a la producción de compuestos simples y complejos. Es por ello que los ciclos de los elementos químicos gobiernan la vida sobre la Tierra, partiendo desde un estado elemental para formar componentes inorgánicos, luego orgánicos y regresar a su estado elemental. En las cadenas alimentarias, los productores utilizan la materia inorgánica y la convierten en orgánica, que será la fuente alimenticia para todos los consumidores. La importancia de los descomponedores radica en la conversión que hacen de la materia orgánica en inorgánica, actuando sobre los restos depositados en la tierra y las aguas. Esos compuestos inorgánicos quedan a disposición de los distintos productores que inician nuevamente el ciclo.

Los ciclos biogeoquímicos más importantes corresponden al agua, oxígeno, carbono y nitrógeno. Gracias a estos ciclos es posible que los elementos principales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) estén disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos.

Se refiere en resumen al estudio del intercambio de sustancias químicas entre formas bióticas y abióticas.

TIPOS DE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS:

1.- Sedimentarios: los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo, rocas, sedimentos, etc.) la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos son generalmente reciclados mucho más lentamente que en el ciclo gaseoso, además el elemento se transforma de modo químico y con aportación biológica en un mismo lugar geográfico. Los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo periodo de tiempo con frecuencias de miles a millones de años. Ejemplos de este tipo de ciclos son el FÓSFORO y el AZUFRE.

2.- Gaseoso: los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia de horas o días. Este tipo de ciclo se refiere a que la transformación de la sustancia involucrada cambia de ubicación geográfica y que se fija a partir de una materia prima gaseosa. Ejemplos de ciclos gaseosos son el CARBONO, el NITRÓGENO y OXÍGENO.

3.-Mixto: El ciclo del agua es una combinación de los ciclos gaseoso y sedimentario, ya que esa sustancia permanece tanto en la atmósfera como en la corteza terrestre. El agua circula entre el océano, la atmósfera, la tierra y los organismos vivos, este ciclo además distribuye el calor solar sobre la superficie del planeta.

I. CICLO DEL OXÍGENO

La atmósfera posee un 21% de oxígeno, y es la reserva fundamental utilizable por los organismos vivos. Además forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas.

CICLO DEL OXÍGENO

El ciclo del oxígeno está estrechamente vinculado al del carbono, ya que el proceso por el cual el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis) da lugar a la devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que en el proceso de respiración ocurre el efecto contrario.

Otra parte del ciclo natural del oxígeno con notable interés indirecto para los organismos vivos es su conversión en ozono (O3). Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno (O) que reaccionan con otras moléculas de O2, formando ozono. Esta reacción se produce en la estratosfera y es reversible, de forma que el ozono vuelve a convertirse en oxígeno absorbiendo radiaciones ultravioletas.

II. CICLO HIDROLÓGICO

Toda el agua de la Tierra forma la hidrosfera, que se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera. Entre estos reservorios existe una circulación continua. Alrededor del 70% de la superficie del planeta está cubierta por las aguas de los océanos, lagos, ríos, arroyos, manantiales y glaciares. Al perforar el subsuelo, por lo general se puede encontrar agua a profundidades diversas (agua subterránea o mantos freáticos). La luz solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.

CICLO DEL AGUA

Los rayos solares calientan las aguas. El vapor sube a la troposfera en forma de gotitas. El agua se evapora y se concentra en las nubes. El viento traslada las nubes desde los océanos hacia los continentes.

A medida que se asciende bajan las temperaturas, por lo que el vapor se condensa. Es así que se desencadenan precipitaciones en forma de lluvia y nieve.

El agua caída forma los ríos y circula por ellos. Además, el agua se infiltra en la tierra y se incorpora a las aguas subterráneas (mantos freáticos). Por último, el agua de los ríos y del subsuelo desemboca en los mares.

El ciclo del agua o ciclo hidrológico, que colecta, purifica y distribuye el abasto fijo del agua de la tierra. El ciclo hidrológico está enlazado con los otros ciclos biogeoquímicos, porque el agua es un medio importante para el movimiento de los nutrientes

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