¿Porque existe un ciclo
cerrado de la materia?
Los organismo productores,
mediante la fotosíntesis, fabrican su propia materia orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas,
etc.) a partir de materia inorgánica como H2O, CO2, y sales minerales,
utilizando la energía procedente del Sol.
Cuando un consumidor
primario se alimenta de un productor, o un consumidor secundario se alimenta de
un consumidor primario, se transfiere la energía que contiene la materia
orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas, etc.) y los elementos químicos que
componen esas sustancias, de un nivel trófico a otro superior. En esto consiste
el ciclo cerrado de la materia.
¿Cómo ha intervenido la
actividad humana en el ciclo del carbono?
El almacenamiento de carbono
en depósitos fósiles supone, en la práctica, una disminución de los niveles
atmosféricos de dióxido de carbono. Estos depósitos se estiman entre 4000 y
10000 Gt, y no figuran en el ciclo rápido del carbono. Sin embargo, las
actividades antropogénicas (humanas), sobre todo la quema de combustibles
fósiles y la deforestación, están incorporando nuevos flujos de carbono en el
ciclo biológico provenientes de estos depósitos, con una influencia
significativa en el ciclo global del carbono.
Estas actividades humanas
transfieren más CO2 a la atmósfera del que es posible remover naturalmente a
través de la sedimentación del carbono, causando así un aumento de las
concentraciones atmosféricas de CO2 en un corto periodo de tiempo (cientos de
años).
La influencia humana, iniciada sobre todo hace 200 años, cuando la
concentración de CO2 atmosférico se situaba en los 280 ppmv (0,028% de la
composición global de la atmósfera), provocó un aumento significativo de la
concentración de CO2, habiendo actualmente sobrepasado los 380 ppmv (más de un
30% en sólo 200 años). Estos valores sitúan la concentración actual como la más
elevada de los últimos 650000 años y quizás superior a la registrada hace 20
millones de años atrás.
¿Cómo intervienen los descomponedores en el ciclo del nitrógeno?
La participación de los
microorganismos en este ciclo biogeoquímico es aún más significativa que en el
ciclo del carbono, pues ellos por sí solos son responsables del mantenimiento
de un ácido menor inscrito en el ciclo general. En este, podemos
considerar que el nitrógeno se halla en la atmósfera (el 79% de ésta es
nitrógeno molecular, N2). Sin embargo, solo ciertos microorganismos
son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico, es decir, transformarlo en
un compuesto químico que, a su vez, pueda ser incorporado por las plantas.
¿Por qué el azufre tiene un
ciclo gaseoso y el fósforo un ciclo sedimentario?
El sulfuro de hidrógeno
(H2S) es un compuesto gaseoso que es liberado durante poco tiempo a la
atmósfera como resultado de la actividad de bacterias que viven en el suelo y
en el agua. Las erupciones volcánicas, los incendios y la quema de combustibles
fósiles son otras fuentes de sulfuro de hidrógeno que se eleva a la atmósfera.
Justo en la atmósfera el sulfuro de hidrógeno entra en contacto con el oxígeno
y se oxida, lo que produce sulfatos que caen al suelo y al agua por acción de
la lluvia.
El azufre es un elemento
esencial en los seres vivos al ser un importante componente de los aminoácidos
que forman parte de las proteínas, la coenzima A, la tiamina, el glutatión y
otros compuestos básicos en el cuerpo. Gracias al azufre, las proteínas
mantienen su forma y cumplen sus tareas de forma óptima. El azufre
elemental es muy valioso comercialmente, y a partir de él se produce el
mundialmente conocido ácido sulfúrico, usado en hogares e industrias.
A pesar de lo anterior, el
planeta requiere que haya un balance entre el azufre y los demás elementos
químicos, de forma que el S no aumente hasta niveles anormales. Si el azufre se
acumula en la atmósfera y el viento lo transporta, cuando llueve puede caer en
forma de lluvia ácida: lluvia + azufre. La lluvia ácida daña las
estructuras de las ciudades, afecta las plantas y contribuye a la acidificación
de los océanos.
Otra característica singular del ciclo del
fósforo es que es sedimentario, es decir, su principal depósito son las rocas
sedimentarias y no la atmósfera. La corteza terrestre es la principal reserva
de fósforo, y se encuentra principalmente en las rocas, a partir de las cuales
pasa a otras partes de los ecosistemas y sus seres vivos. Sin embargo, la
cantidad de fósforo que necesitan las plantas es inferior a la cantidad de
nitrógeno que requieren para realizar algunas de sus funciones. También está en
el guano y sedimentos formados por los excrementos de aves marinas, sedimentos
del océano compuestos por restos de seres vivos y, claro, en los minerales del
grupo de los fosfatos.
¿EN QUÉ CONSISTE?
-En las rocas, el fósforo
está unido (enlazado) al oxígeno, y juntos forman los fosfatos.
-La lluvia, el viento, el
deshielo y otros agentes producen meteorización de las rocas fosfatadas, es
decir, las desgastan, desintegran y disgregan lentamente, por lo que los
fosfatos se liberan. La contaminación y la escorrentía también liberan fosfatos
al pasar por las rocas.
-Los fosfatos son acarreados
al fondo del mar, ríos o arroyos y se depositan como sedimentos. También pueden
depositarse en el suelo de la corteza continental.
-Las corrientes que emergen
desde el fondo de las aguas llevan parte del fósforo hacia la superficie, el
cual es aprovechado por el fito plancton.
¿Qué problemas puede
plantear la tala de árboles en el ciclo del oxígeno?
Los bosques son ecosistemas
complejos que son importantes para los ciclos del carbono y del agua que
sustentan la vida en la tierra. Cuando se degradan, se puede desencadenar una
serie de acontecimientos devastadores tanto a nivel local como también a nivel
global. Dentro de los efectos podemos encontrar:
La pérdida de
especies: La pérdida de hábitat puede conducir a la extinción de especies.
Esto no es sólo una tragedia de la biodiversidad, sino que también tiene
consecuencias negativas para las poblaciones locales.
Emisiones de
Carbono: Los bosques sanos ayudan a absorber los gases de efecto
invernadero y las emisiones de carbono causadas por la civilización humana y
contribuyen al cambio climático global. Sin árboles, más gases de carbono y
gases de efecto entran en la atmósfera. Los árboles en realidad se convierten
en fuentes de carbono cuando se cortan, ya que son talados y quemados,
eliminando grandes cantidades de Co2 a la atmosfera.
Ciclo del Agua: Los
árboles juegan un papel importante en el ciclo del agua, ya que absorben la
misma por la tierra a través de sus raíces y luego la liberan a la atmósfera.
En la Amazonía, más de la mitad del agua en el ecosistema se mantiene dentro de
las plantas. Sin las plantas, el clima puede convertirse en árido e incultivable.
Erosión del suelo: Sin
raíces de los árboles para anclar el suelo y con una mayor exposición al sol,
el suelo puede secarse, lo que lleva a problemas como el aumento de las
inundaciones y la incapacidad de cultivar en las granjas.
Todos estos factores pueden
tener efectos adversos en las economías locales. El aumento de las
inundaciones, la falta de agua de calidad, y la incapacidad para producir sus
propios alimentos hace que muchos pueblerinos emigren a las ciudades que
carecen de infraestructura para ellos. Sin duda la deforestación indiscriminada
de árboles es un gran problema para la sociedad actual y las futuras.
¿Son muy distintos los ciclos
biogeoquímicos en la tierra y en el agua?
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.
e pudiera admitir que la
cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida,
líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la
Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye la hidrósfera - se distribuye
en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera,
entre los cuales existe una circulación contínua - el ciclo del agua o ciclo
hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la
energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se
define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de
la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus
fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la
Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación
directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso
directo del agua sólida a vapor de agua).
