CICLO BIOGEOQUÍMICO

Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono,

nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos

entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una

serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de

manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de

otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Ciclos biogeoquímicos

Un elemento químico o molécula necesario para la vida de un organismo, se llama nutriente

o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos, donde el

número y tipos de estos elementos varía en cada especie. Los elementos requeridos por los

organismos en grandes cantidades se denominan:

1. Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio,

magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la

masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.

2. Micronutrientes. Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas

(hasta trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo

La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los

organismos. Pero, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son

reciclados continuamente en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de la

biosfera, y convertidas en formas útiles por una combinación de procesos biológicos,

geológicos y químicos.

El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la

tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida,

geo: en la tierra), ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen

los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). Así, una

sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del

organismo en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal,

puede ser la misma que pasó por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.

Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser

usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían

por esto son muy importantes.

El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que

forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un

cambio químico.

Hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos, que están interconectados:

Gaseoso. En el ciclo 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 en horas o días. Los principales ciclos

gaseosos son los del carbono, oxígeno y nitrógeno.

Sedimentario. También se estudian los ciclos biogeoquímicos de los contaminantes.

Hidrológico. Proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de

la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención

mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a

otros o cambia de estado físico.

CICLO DEL FÓSFORO

El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico, describe el movimiento de este elemento

químico en un ecosistema.

Los seres vivos toman el fósforo (P) en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas,

que mediante meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a los

vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos excretan, los

descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos.

Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las

algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la

agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los restos de las algas, peces y los

esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que

afloran por movimientos orogénicos.

De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar

sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros

animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo

se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los

vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar

este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto

al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos

volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra

firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el

océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el

fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la

tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la

posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un

proceso medido en miles de años.

El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.

La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que

desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Muchas

sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el

fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de

alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de

animales. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P".

La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.

El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este recurso no tiene

reserva en la atmósfera, su extraccion se ve limitada a los yacimientos terrestres (la mayor

en Marruecos) y la gráfica de su producción mundial se parece a la de una extraccion

petrolera, en forma de campana. Con el uso actual se proyecta que se estará agotando por el

2050

CICLO DEL AZUFRE

El azufre forma parte de

proteínas. Las plantas y

otros productores primarios

lo obtienen principalmente

en su forma de ion sulfato

(SO4 -2). Los organismos

que ingieren estas plantas lo

incorporan a las moléculas

de proteína, y de esta forma

pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre

derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las

plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.

Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de dióxido de azufre (SO2),

realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la

atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra

almacenado. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de

vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a

cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el

reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.

EL CICLO DEL AGUA

El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de

agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se

evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la

cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la

Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua.

Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra

ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme bola en constante

fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El magma, cargado de gases con

vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra

se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia.

El ciclo hidrológico comienza

con la evaporación del agua

desde la superficie del

océano. A medida que se

eleva, el aire humedecido se

enfría y el vapor se

transforma en agua: es la

condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la

precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es

más cálida, caerán gotas de lluvia.

Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá

por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como

escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua

subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua

volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.

Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la hacen no apta

para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un

elemento puro. Pero hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo: la

transpiración de las plantas.

Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a través de los

tallos o troncos, movilizando consigo a los elementos que necesita la planta para nutrirse.

Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Este

fenómeno es la transpiración.

EL CICLO DE LA ENERGÍA

Cada año llega a la superficie de la Tierra una energía equivalente a 60 billones de

toneladas de petróleo, 15.000 veces más que el actual consumo energético de toda la

humanidad. De esta cantidad, la mitad se absorve y se

convierte en calor, el 30% se vuelve a reflejar hacia el

espacio, y una quinta parte sirve para poner en marcha los

ciclos hidrológicos que caracterizan el clima de nuestro

planeta. Sólo una pequeña fracción de la radiación solar

(0,06%) es utilizada por el mundo vegetal para accionar

un mecanismo de autoalimentación (la fotosíntesis) que da

orígen a la vida y a los combustibles fósiles.

El flujo de energía en el mundo

Con la ayuda de esta información, completad correctamente el cuadro adjunto, de forma

que se puedan ver los diferentes flujos energéticos que se originan a partir de la radiación

solar y que son el motor de las acciones que caracterizan el mundo y la vida.