16
FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES 1. Sistemas naturales 1.1 Ecosistemas Un ecosistema es una comunidad de organismos que interactúan y el entorno físico en el que viven. Los seres humanos y sus edificios y asentamientos forman parte de esta comunidad, que puede incluir aves, plantas e insectos, así como materia inorgánica (como rocas y metales) y fuerzas naturales (como el flujo de agua, el fuego o la química de la tierra). fotosíntesis 1 ). Todos estos se enlazan e interactúan como una compleja red de vida. La cultura occidental tiene una tradición de pensar en las personas como algo separado de los sistemas naturales y no como parte de su entorno, aunque el mundo natural todavía puede ser muy valorado. Esta separación es muy fácil en el día a día debido a la capacidad que tienen las personas para cambiar y, hasta cierto punto, controlar su entorno físico. También se debe en parte a que nuestros sistemas y tecnologías cotidianos tienden a hacer que sea fácil sentirse separado de los procesos naturales. Puede abrir un grifo y obtener agua fresca sin tener que pensar en el impacto de tomar el agua de un río cercano o del subsuelo. Puede tirar de la cadena del inodoro sin tener que pensar a dónde va. Esto está cambiando, ya que muchas personas descubren que tomar agua o los impactos de las aguas residuales están alterando los procesos naturales que las sustentan de otras formas. Cada vez es más obvio que los seres humanos están integrados en el ecosistema circundante y que las partes construidas y diseñadas de nuestras comunidades deben adaptarse a los procesos del ecosistema natural más amplio si se quiere que todo el sistema sobreviva a largo plazo. Los ecosistemas se superponen y también existen en varios niveles, desde un estuario completo hasta una pequeña comunidad en un solo estanque de rocas. Pero incluso si es difícil ver dónde comienza y termina uno, puede ver con bastante claridad las funciones de los diferentes sistemas. Lo que hace que cada uno sea un sistema son los vínculos y las dependencias de una parte con otra. Estas dependencias se vuelven obvias cuando una parte comienza a fallar y aparecen tensiones en otras partes del sistema. Vale la pena pensar en el tipo de ecosistema que existe en su área. Algunos tipos amplios son costeros, estuarios, fluviales, lacustres, forestales, agrícolas y urbanos, y varias combinaciones de estos.

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

1. Sistemas naturales 1.1 Ecosistemas

Un ecosistema es una comunidad de organismos que interactúan y el entorno físico

en el que viven. Los seres humanos y sus edificios y asentamientos forman parte

de esta comunidad, que puede incluir aves, plantas e insectos, así como materia

inorgánica (como rocas y metales) y fuerzas naturales (como el flujo de agua, el

fuego o la química de la tierra). fotosíntesis 1 ). Todos estos se enlazan e interactúan

como una compleja red de vida.

La cultura occidental tiene una tradición de pensar en las personas como algo

separado de los sistemas naturales y no como parte de su entorno, aunque el

mundo natural todavía puede ser muy valorado. Esta separación es muy fácil en el

día a día debido a la capacidad que tienen las personas para cambiar y, hasta cierto

punto, controlar su entorno físico. También se debe en parte a que nuestros

sistemas y tecnologías cotidianos tienden a hacer que sea fácil sentirse separado

de los procesos naturales. Puede abrir un grifo y obtener agua fresca sin tener que

pensar en el impacto de tomar el agua de un río cercano o del subsuelo. Puede tirar

de la cadena del inodoro sin tener que pensar a dónde va.

Esto está cambiando, ya que muchas personas descubren que tomar agua o los

impactos de las aguas residuales están alterando los procesos naturales que las

sustentan de otras formas. Cada vez es más obvio que los seres humanos

están integrados en el ecosistema circundante y que las partes construidas y

diseñadas de nuestras comunidades deben adaptarse a los procesos del

ecosistema natural más amplio si se quiere que todo el sistema sobreviva a largo

plazo.

Los ecosistemas se superponen y también existen en varios niveles, desde un

estuario completo hasta una pequeña comunidad en un solo estanque de

rocas. Pero incluso si es difícil ver dónde comienza y termina uno, puede ver con

bastante claridad las funciones de los diferentes sistemas. Lo que hace que cada

uno sea un sistema son los vínculos y las dependencias de una parte con otra. Estas

dependencias se vuelven obvias cuando una parte comienza a fallar y aparecen

tensiones en otras partes del sistema.

Vale la pena pensar en el tipo de ecosistema que existe en su área. Algunos tipos

amplios son costeros, estuarios, fluviales, lacustres, forestales, agrícolas y urbanos,

y varias combinaciones de estos.

Page 2: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

1.2 El ciclo del agua, captaciones de agua y las 'tres

aguas'

El agua juega un papel esencial en el ciclo natural de los nutrientes o 'sistema de

conversión de desechos'. Ayuda a mover los desechos hacia el suelo y ayuda con

la absorción de nutrientes por parte de las plantas. El ciclo natural del agua se

muestra en la Figura 1.1.

Figura 1.1 El ciclo del agua

Descripción textual

Captaciones

El ciclo del agua que se muestra arriba tiene lugar en todas partes. Dónde fluye el

agua, qué tan rápido, si pasa al subsuelo y qué tan rápido dependerá de la forma

física o 'topografía' de la tierra, la cobertura terrestre y los suelos en los que

cae. Este sistema de canalización se llama cuenca, un sistema de colinas y valles

circundantes que canaliza el agua hacia abajo a lo largo de arroyos y a través del

suelo y la roca, a veces hacia lagos pero finalmente hacia el mar en un punto

común. Diferentes cuencas hidrográficas pueden alimentarse a un lago. Es

importante comprender este proceso porque el lago o el mar que podrían recibir

algunas de las aguas residuales de su comunidad también pueden estar recibiendo

desechos de otros lugares.

Entonces, cuando piense en el efecto del sistema de tratamiento de aguas

residuales de su comunidad, deberá pensar en lo que fluye hacia abajo a través de

la cuenca de captación desde granjas, negocios, arbustos y otras ciudades. La

escorrentía puede estar fluyendo hacia un río, lago o estuario y el efecto total puede

Page 3: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

ser mayor de lo que el sistema natural en general puede manejar. Como mínimo,

podría tener un impacto en la salud pública que quizás no haya tenido en cuenta al

pensar en el efecto de los desechos de su propia comunidad.

Las 'tres aguas': suministro de agua, aguas pluviales y aguas

residuales

Los seres humanos utilizan el agua para beber, lavar, procesos industriales,

irrigación y transporte de desechos; para recreación, natación, pesca y con fines

espirituales. Como resultado de algunas de estas actividades, se crean aguas

residuales. Además, los asentamientos humanos contribuyen a la escorrentía de

aguas pluviales.

El agua de lluvia es el agua de lluvia que ha golpeado las superficies y se escurre

en lugar de filtrarse al suelo. Por lo general, hay más escorrentía de superficies

impermeables como techos de casas, carreteras y senderos que de superficies más

permeables como tierras de cultivo, campos deportivos y césped. Si no se gestiona,

estas aguas pluviales provocarán inundaciones. Generalmente se canaliza a

carreteras o cursos de agua abiertos, luego se baja a un sistema de tuberías y se

descarga en los arroyos, ríos, lagos y el mar. A veces, pero con menos frecuencia,

las aguas pluviales se combinan con las aguas residuales en un sistema de drenaje.

Hay dos razones por las que es importante tener en cuenta las aguas pluviales al

pensar en la gestión de las aguas residuales:

• Las aguas pluviales no tratadas contienen contaminantes que afectarán la

misma cuenca y 'aguas receptoras' que reciben las aguas residuales

tratadas.

• las aguas pluviales pueden infiltrarse en su sistema de tratamiento de aguas

residuales: las grietas en las tuberías o el tanque séptico pueden permitir la

entrada de aguas pluviales, o algunas personas pueden tener bajantes del

techo que descargan en las tuberías de aguas residuales. Esto puede

suponer una carga adicional para su sistema de tratamiento y costar más

dinero.

Las aguas residuales incluyen los desechos líquidos naturales creados por los seres

humanos (como la orina y el agua del baño) y el agua que se ha combinado con

otros desechos (como las heces y el producto final de algunos procesos industriales)

para permitir su fácil transporte. Más sobre esto más adelante.

El punto importante aquí es que las 'tres aguas' - agua, aguas pluviales y aguas

residuales - deben tenerse en cuenta al pensar en la gestión de aguas residuales

Page 4: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

humanas. Se crean cuando los humanos desvían el agua del ciclo natural del agua

para satisfacer sus necesidades o debido a los asentamientos humanos. El ciclo

humano del agua y las tres aguas y sus interrelaciones se muestran en la Figura

1.2.

Figura 1.2 Las tres aguas

1.3 El ciclo de los nutrientes

Las diversas partes de un ecosistema están intrincadamente entretejidas por las

cadenas alimentarias y el "ciclo de los nutrientes".

Figura 1.3 Un ciclo de nutrientes simplificado

Page 5: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

Los diferentes nutrientes (p. Ej., Fósforo y nitrógeno) están sujetos a diferentes

mecanismos, pero todos siguen las mismas vías básicas de la Figura 1.3. Los

'materiales de desecho' de un organismo son utilizados directamente por otro o se

convierten (mediante procesos naturales) en algo que es utilizable por otra

persona. Por ejemplo, cuando un animal muere, su cuerpo se descompone (a través

de bacterias) y se convierte en parte del suelo. El suelo contiene minerales y

nutrientes de una variedad de fuentes, que son absorbidos por las plantas, las

plantas son devoradas por los animales o cosechadas y consumidas por los

humanos, y luego regresan al suelo como desechos, que luego son absorbidos

nuevamente en el suelo como desechos. nutrientes.

La descomposición de los desechos orgánicos es el paso más importante del ciclo

de los nutrientes. Involucra muchos tipos de plantas y animales microscópicos,

principalmente bacterias, hongos y protozoos. Un organismo puede descomponer

un compuesto orgánico haciendo que algunos subproductos residuales estén

disponibles como alimento para otros organismos. O puede proporcionar alimento

Page 6: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

a otro microorganismo. Estos, a su vez, pasarán por el mismo proceso, con el ciclo

de degradación continuo que eventualmente producirá nutrientes y minerales en el

suelo en una forma que está disponible para su uso por plantas y animales

superiores.

El ciclo de los nutrientes no solo tiene lugar en tierra. La lluvia y la escorrentía de

las aguas superficiales transportarán materia orgánica sin descomponer, nutrientes,

minerales y gases disueltos del aire a los arroyos, ríos, lagos y el mar. Aquí, tiene

lugar un proceso de descomposición similar. Este ciclo del agua a veces se

complica más porque los peces y otras formas de vida acuática tienen que competir

con los microorganismos por el oxígeno disuelto en el agua. Si el suministro de

alimentos de los microorganismos es demasiado alto, proliferan y consumen la

mayor parte del oxígeno disuelto, dejándolo insuficiente para el resto de la vida

acuática.

Este entorno deficiente en oxígeno permite que florezca un nuevo grupo de

microorganismos, llamados 'anaerobios'. También descomponen la materia

orgánica, pero en lugar de producir dióxido de carbono como subproducto, generan

metano, sulfuro de hidrógeno y otros gases sulfurosos malolientes que a menudo

se asocian con los sistemas sépticos.

El ciclo de los nutrientes puede verse como el sistema de gestión de residuos

naturales, aunque en realidad no existen los "residuos", ya que los residuos de un

organismo son el recurso de otro. Los nutrientes y sustancias como los metales se

mueven a lo largo del ciclo y, a veces, se acumulan en diferentes lugares de la

cadena alimentaria. Esta 'bioacumulación' puede ser un problema para la salud

humana.

Page 7: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

El ciclo del carbono

El ciclo del carbono se estudia con más facilidad como dos ciclos más pequeños

interconectados:

• Uno que comprende el intercambio rápido de carbono entre los organismos

vivos

• Y otro que se encarga del ciclo del carbono a través de los procesos

geológicos a largo plazo

Aunque los veremos de manera separada, es importante tomar en cuenta que estos

ciclos están enlazados entre sí. Por ejemplo, las reservas de CO2 atmosférico y

oceánico que son utilizadas por los organismos vivos son las mismas que los

procesos geológicos reciclan.

Como una breve descripción, el carbono existe en el aire mayoritariamente como

dióxido de carbono CO2 gaseoso, el cual se disuelve en el agua y reacciona con las

moléculas de esta para producir bicarbonato: HCO3 - La fotosíntesis que llevan a

cabo las plantas terrestres, las bacterias y las algas, convierte el dióxido de carbono

o el bicarbonato en moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas producidas por

los organismos fotosintetizadores pasan a través de las cadenas alimenticias, y

la respiración celular convierte nuevamente el carbono orgánico en dióxido de

carbono gaseoso.

Page 8: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

Crédito de imagen: Ciclos biogeoquímicos: Figura 3 de OpenStax College,

Biology, CC BY 4.0; modificación de la obra de John M. Evans y Howard Perlman,

USGS

El almacenamiento de carbono orgánico a largo plazo ocurre cuando la materia que

proviene de los organismos vivos es enterrada profundamente bajo la tierra o

cuando se hunde hasta el fondo del océano y forma rocas sedimentarias. La

actividad volcánica y, en tiempos más recientes, la quema de combustibles fósiles,

devuelven este carbono orgánico al ciclo. Aunque la formación de combustibles

fósiles sucede en una escala de tiempo geológico lento, la liberación que hacen los

humanos del carbono que contienen, en forma de CO2 sucede en una escala de

tiempo extremadamente rápida.

El ciclo biológico del carbono

El carbono entra en todas las redes tróficas, tanto terrestres como acuáticas, a

través de los autótrofos, organismos que producen su propio alimento. Casi todos

estos autótrofos son fotosintetizadores, como las plantas o las algas.

Los autótrofos capturan el dióxido de carbono del aire o los iones de bicarbonato

del agua y lo usan para producir compuestos orgánicos como la glucosa.

Page 9: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

Los heterótrofos, como los humanos, que se alimentan de otros seres, consumen

las moléculas orgánicas y así el carbono orgánico pasa a través de las cadenas y

redes tróficas.

¿Cómo regresa el carbono a la atmósfera o al océano? Para liberar la energía

almacenada en las moléculas que contienen carbono, como los azúcares, los

autótrofos y heterótrofos las degradan mediante un proceso llamado respiración

celular. En este proceso, el carbono de la molécula se libera en forma de dióxido de

carbono. Los descomponedores también liberan compuestos orgánicos y dióxido de

carbono cuando degradan organismos muertos y productos de desecho.

El carbono circula rápidamente a través de esta ruta biológica, especialmente en los

ecosistemas acuáticos. En general, se estima que se mueven entre 1000 y 100 000

millones de toneladas métricas de carbono a través de la ruta biológica cada año.

Para que te des una idea, ¡una tonelada métrica es casi el mismo peso que el de un

elefante o un coche pequeño!.

Ciclo del nitrógeno

¡El nitrógeno está en todas partes! De hecho, el N2 gaseoso compone alrededor del

78% del volumen de la atmósfera de la Tierra, lo que sobrepasa con mucho O2 que

consideramos "aire".

Pero tener nitrógeno a nuestro alrededor y ser capaz de aprovecharlo son dos cosas

muy distintas. Tu cuerpo, y el de las plantas y animales, no tienen la capacidad de

convertir el N2 a una forma utilizable. Nosotros los animales, y nuestras amigas las

plantas, no tenemos las enzimas para capturar o fijar el nitrógeno atmosférico.

Aun así, tu ADN y tus proteínas tienen una buena cantidad de nitrógeno. ¿De dónde

viene ese nitrógeno? En el mundo natural ¡proviene de las bacterias!

El nitrógeno ingresa al mundo de lo vivo por medio de las bacterias y otros

procariontes unicelulares que convierten el nitrógeno atmosférico N2 en formas

biológicamente utilizables mediante un proceso llamado fijación del nitrógeno.

Algunas especies de bacterias fijadoras de nitrógeno viven libremente en el suelo o

el agua, mientras que otras son simbiontes benéficos que viven dentro de las

plantas.

[¿Cuáles son algunos ejemplos de procariontes fijadores de nitrógeno?]

Los microorganismos fijadores de nitrógeno capturan el nitrógeno atmosférico al

convertirlo en amoníaco, NH3 el cual puede ser absorbido y utilizado por las plantas

para producir moléculas orgánicas. Las moléculas nitrogenadas pasan a los

animales cuando estos consumen plantas, y una vez dentro del cuerpo, pueden ser

Page 10: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

incorporadas al mismo o pueden ser degradadas y excretadas como desecho, como

la urea de la orina.

Crédito de imagen: modificado de Nitrogen cycle (Ciclo del nitrógeno) de Johann

Dréo (CC BY-SA 3.0); la imagen modificada está registrada bajo una licencia CC

BY-SA 3.0

Los procariontes cumplen varias funciones en el ciclo del nitrógeno. Las bacterias

fijadoras de nitrógeno que se encuentran en el suelo y dentro de los nódulos

radicales de algunas plantas convierten el nitrógeno gaseoso de la atmósfera en

amoníaco. Las bacterias nitrificantes convierten el amoníaco en nitratos o nitritos.

El amoníaco, los nitratos y los nitritos son formas de nitrógeno fijo que las plantas

pueden absorber. Las bacterias desnitrificantes convierten los nitratos en

nitrógeno gaseoso.

El nitrógeno no permanece por siempre en los cuerpos de los seres vivos, por el

contrario, las bacterias lo convierten de nitrógeno orgánico a N2 gaseoso. Este

proceso a menudo implica varios pasos en los ecosistemas terrestres. Las bacterias

convierten los compuestos nitrogenados de los organismos muertos o sus

Page 11: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

desechos, en amoníaco NH3, el cual es convertido después en nitratos y nitritos.

Finalmente, los procariontes desnitrificantes convierten los nitratos en N2 gaseoso.

El ciclo del nitrógeno en los ecosistemas

marinos

Hasta ahora, nos hemos enfocado en cómo ocurre el ciclo natural del nitrógeno en

los ecosistemas terrestres. Sin embargo, los pasos son similares en el ciclo del

nitrógeno marino; ahí, los procesos de amonificación, nitrificación y desnitrificación

son realizados por bacterias y arqueas marinas.

La ilustración muestra el ciclo del nitrógeno. Las bacterias fijadoras de nitrógeno fijan

el nitrógeno gaseoso de la atmósfera en nitrógeno orgánico, el cual entra a las redes

tróficas terrestres y sale de ellas en forma de desechos nitrogenados que van al

suelo. Las bacterias y los hongos del suelo llevan a cabo la amonificación de estos

desechos, y convierten el nitrógeno orgánico en iones de amonio, NH4+. Las

bacterias nitrificantes transforman el amonio en nitrito, NO2-, y luego en nitrato,

NO3-. Las bacterias desnitrificantes convierten el nitrato de nuevo a nitrógeno

gaseoso, que regresa a la atmósfera. El nitrógeno de los escurrimientos y

Page 12: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

fertilizantes llega al océano, donde entra en las redes tróficas marinas. Parte del

nitrógeno orgánico cae al fondo oceánico en forma de sedimento. Otra parte de este

es convertida en iones nitrito y nitrato, los cuales se transforman nuevamente en

nitrógeno gaseoso en un proceso análogo al que ocurre en la tierra.

Algunos compuestos nitrogenados caen al suelo oceánico en forma de sedimento.

A lo largo de periodos de tiempo prolongados, los sedimentos son comprimidos

hasta formar rocas sedimentarias. Finalmente, el levantamiento geológico puede

mover las rocas sedimentarias de nuevo a la tierra. En el pasado, los científicos no

creían que estas rocas sedimentarias ricas en nitrógeno eran una fuente importante

de nitrógeno para los ecosistemas terrestres. Sin embargo, un nuevo estudio

sugiere que pueden ser bastante importantes, ya que el nitrógeno se libera

gradualmente a medida que las rocas se desgastan, o meteorizan, quedando

disponible para las plantas.

El nitrógeno es un nutriente limitante

En los ecosistemas naturales, muchos procesos, como la producción primaria y la

descomposición, están limitados por la cantidad disponible de nitrógeno. En otras

palabras, el nitrógeno a menudo es el nutriente limitante, el nutriente que se

encuentra en menor cantidad y que por lo tanto restringe el crecimiento de los

organismos o las poblaciones.

¿Cómo sabemos si un nutriente es limitante? A menudo, esto se comprueba de la

siguiente manera;

• Cuando un nutriente es limitante, añadir más aumentará el crecimiento, esto

es, hará que las plantas crezcan más altas que si no se hubiera añadido

nada.

• Si se añade un nutriente no limitante, no habrá ningún efecto, es decir, las

plantas crecerán a la misma altura tanto si el nutriente está presente como si

no.

Por ejemplo, si se añade nitrógeno a la mitad de las plantas de frijol en una huerta

y se observa que crecieron más altas que las plantas sin tratamiento, eso sugeriría

que el nitrógeno es limitante. Si en cambio, no vemos una diferencia en el

crecimiento durante nuestro experimento, eso sugeriría que otro nutirente distinto

del nitrógeno es el limitante.

El nitrógeno y el fósforo son los dos nutrientes limitantes más comunes tanto en los

ecosistemas naturales como en la agricultura. Esta es la razón por la que verás que

la etiqueta de la bolsa del fertilizante dice que contiene un montón de nitrógeno y

fósforo.

Page 13: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

El ciclo natural del fósforo

¿Es importante el fósforo? Eso depende, ¿te gusta tener ADN, membranas

celulares o huesos en tu cuerpo? Pista: ¡la respuesta probablemente es sí!

El fósforo es un nutriente esencial para los seres vivos. Es una parte fundamental

de los ácidos nucleicos, como el ADN, y de los fosfolípidos que conforman nuestras

membranas celulares. En la forma de fosfato de calcio, también es el componente

de soporte de nuestros huesos.

En la naturaleza, el fósforo a menudo es el nutriente limitante —en otras palabras,

es el nutriente que se encuentra en menor cantidad y por lo tanto limita el

crecimiento— especialmente en los ecosistemas acuáticos de agua dulce.

El ciclo del fósforo es lento en comparación con otros ciclos biogeoquímicos como

el del agua, el carbono y el nitrógeno.

En la naturaleza, el fósforo se encuentra sobre todo en forma de iones fosfato, PO43

Los compuestos fosfatados se encuentran en las rocas sedimentarias y, a medida

que estas se meteorizan —se desgastan a lo largo del tiempo— el fósforo que

contienen se filtra lentamente hacia el suelo y las aguas superficiales. La ceniza

volcánica, los aerosoles y el polvo mineral también pueden ser fuentes significativas

de fosfatos, aunque el fósforo no tiene realmente una fase gaseosa como el

carbono, el nitrógeno y el azufre.

Las plantas pueden absorber los compuestos fosfatados del suelo y transferirlos a

los animales que se las comen. Cuando las plantas y los animales excretan

desechos o mueren, los fosfatos pueden ser absorbidos por los organismos

detritívoros o regresar al suelo. Los compuestos fosfatados también pueden ser

transportados en los escurrimientos hacia los ríos, lagos y océanos, donde son

absorbidos por los organismos acuáticos.

Cuando los compuestos fosfatados de los cuerpos o desechos de los organismos

marinos se hunden hasta el suelo oceánico, forman nuevas capas sedimentarias.

Con el transcurso de largos periodos de tiempo, la roca sedimentaria fosfatada

puede moverse del océano a la tierra mediante un proceso geológico llamado

levantamiento. Sin embargo, este proceso es muy lento y el ion fosfato promedio

tiene un tiempo de residencia oceánica —tiempo que pasa en el océano— de

20,000 a 100,000 años.

Page 14: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

Crédito de imagen: Ciclos biogeoquímicos: Figura 5 por OpenStax College,

Concepts of Biology, CC BY 4.0; modificación de la obra de John M. Evans y Howard

Perlman, USGS

Esta ilustración muestra el ciclo del fósforo. El fósforo entra en la atmósfera con los

aerosoles volcánicos. Cuando este aerosol se precipita a la tierra, entra en las redes

tróficas terrestres. Parte del fósforo de las redes tróficas terrestres se disuelve en

los arroyos y lagos y el restante entra al suelo. Otra fuente de fósforo son los

fertilizantes. El fósforo llega a los océanos por filtración y escurrimientos, y una vez

ahí se disuelve en el agua del mar o entra en las redes tróficas marinas. Parte del

fósforo se hunde hasta el suelo oceánico y se convierte en sedimento, el cual puede

volver a la tierra por levantamiento geológico.

La eutrofización y las zonas muertas

La mayoría de los fertilizantes que se usan en la agricultura, y en los huertos y

jardines, contiene tanto nitrógeno como fósforo, los cuales pueden llegar hasta los

ecosistemas acuáticos mediante escurrimientos superficiales. El fertilizante en los

escurrimientos puede provocar el crecimiento excesivo de algas y otros microbios

que estaban previamente limitados por la cantidad de nitrógeno o fósforo. Este

fenómeno se conoce como eutrofización. En algunos casos, parece que el agente

principal de la eutrofización es el fósforo y no el nitrógeno^22squared.

Page 15: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

¿Por qué es perjudicial la eutrofización? Algunas algas hacen que el agua huela o

sepa mal o producen compuestos tóxicos. Además, cuando todas esas algas

mueren y son descompuestas por microbios, se usan grandes cantidades de

oxígeno en el proceso. Este aumento en el uso de oxígeno puede disminuir

fuertemente los niveles de oxígeno disuelto en el agua y conducir a la muerte por

hipoxia —falta de oxígeno— de otros organismos acuáticos como los peces y

moluscos.

Las regiones de los lagos y océanos que quedan sin oxígeno debido a la afluencia

de nutrientes se llaman zonas muertas. El número de zonas muertas se ha ido

incrementando durante varios años y para el 2008 existían más de 400. Una de las

peores zonas muertas se encuentra frente a la costa de los Estados Unidos en el

Golfo de México. El escurrimiento de fertilizantes de la cuenca del río Misisipi creó

una zona muerta de 21 919 kilómetros cuadrados. Como puedes ver en la figura

siguiente, las zonas muertas se encuentran en áreas muy industrializadas y con alta

densidad poblacional alrededor del mundo.

Crédito de la imagen: Ciclos biogeoquímicos: figura 6 de OpenStax College,

Concepts of Biology, CC BY 4.0; obra original: Aquatic dead zones (Zonas acuáticas

muertas) de Robert Simmon y Jesse Allen, NASA Earth Observatory

El mapa del mundo muestra las áreas donde se encuentran las zonas muertas.

Estas están presentes a lo largo de las costas este y oeste de Estados Unidos, en

el mar del Norte, en el Mediterráneo y frente a la costa este de Asia.

Page 16: FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS …

FFFFDFFFFFFFFFFFFFFFFFF DINAMICAS DE SISTEMAS NATURALES

¿Cómo puede reducirse o evitarse la eutrofización? Los fertilizantes, los

detergentes que contienen fósforo y las aguas residuales eliminadas de forma

inadecuada son fuentes de nitrógeno y fósforo que causan eutrofización. Reducir el

uso de fertilizantes, eliminar los detergentes que contienen fósforo y asegurar que

el drenaje no entre en los ríos —por fugas en el sistema séptico, por ejemplo— son

formas en las que los individuos, las empresas y los gobiernos pueden ayudar a

reducir la eutrofización.