Se le llama ciclos biogeoquímicos a la conexión que existen entre los elementos vivos y los no vivos con el fin de que la energía fluya a través de los ecosistemas.
Biogeoquímico es un término que señala los movimientos cíclicos de los elementos biológicos vitales para la vida. Geológicos porque ocurren en la tierra y la atmósfera, y químicos porque se trata de elementos naturales.
En la naturaleza hay recursos que son limitados, por lo que estos deben ser reciclados para evitar que se agoten y que desaparezca la vida en la Tierra.
Por esta razón, es necesario que estos ciclos sucedan para que cuando un organismo vivo muera, los elementos o sustancias químicas que se generan durante su descomposición puedan ser aprovechados y depositados en la tierra a fin de que después otros organismos puedan aprovecharlos.
TIPO DE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Como ya se mencionó anteriormente, los ciclos biogeoquímicos más importantes son seis. A continuación su descripción.
Ciclo hidrológico o del agua
Se denomina como ciclo hidrológico o ciclo del agua al conjunto de procesos por el cual circula y se transforma el agua en la Tierra.
El agua cambia de estado según el proceso en el que se encuentre, pasando de vapor a líquido, y de líquido a sólido. Es uno de los pocos elementos que tiene esa capacidad y que es vital para que se desarrolle y mantenga la vida en el planeta.
Ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es un proceso biológico y abiótico mediante el cual se puede suministrar este elemento químico a los seres vivos (ya que no se puede utilizar el nitrógeno en su estado puro), a fin de que lo absorban del agua, aire o tierra.
Es un ciclo que se realiza en corto tiempo y es gaseoso.
Ciclo del carbono
El carbono es un elemento que se encuentra presente en la atmósfera, los océanos y en la tierra, y su ciclo es vital para que este elemento pueda circular a través de la tierra, los océanos y la atmósfera a fin de ser aprovechado por los seres vivos.
Este ciclo es uno de los más importantes para que se preserve el equilibrio de la biósfera, pues incluye procesos físicos, químicos y biológicos.
En el ciclo del carbono, el carbono se transfiere o se mueve entre los cuatro reservorios donde se encuentra en diferentes estados:
Atmósfera, donde se encuentra en forma de dióxido de carbono (CO2) al juntarse con el oxígeno en forma de gas.
Biósfera terrestre, se encuentra en los elementos que componen los ecosistemas terrestres y costeros, en la materia orgánica no viva, y en el suelo.
Océanos, forma parte de la hidrósfera, se encuentra en el carbono orgánico disuelto, en los organismos marinos y en las materias no vivas.
Sedimentos: forma parte de la geósfera, se encuentra en los fósiles y los combustibles fósiles.
Un ejemplo del ciclo del carbono comienzha con el dióxido de carbono en la atmósfera, el cual es absorbido junto con la luz solar por las plantas en el proceso de fotosíntesis para su crecimiento y alimentación.
Cuando las plantas mueren son absorbidas por el suelo que, después de millones de años, transforma el carbono en fósiles y combustibles fósiles como el carbón, el petróleo, el gas natural y el gas licuado.
Ciclo del azufre
Este ciclo biogeoquímico es considerado como uno de los más complejos porque el azufre, durante este proceso, debe pasar por diferentes estados de oxidación cuando se combina con el oxígeno.
En este ciclo, el azufre se incorpora en los vegetales para poder llegar a los consumidores primarios. Por otra parte, puede llegar a la atmósfera como dióxido de azufre y al agua una vez que se ha formado el ácido sulfúrico, que produce la lluvia ácida.
Ciclo del oxígeno
El ciclo del oxígeno representa el proceso y las reacciones por las que pasa este elemento para poder circular en la atmósfera de la tierra. Es un ciclo complejo porque es un elemento que es utilizado y liberado por los seres vivos a través de diferentes procesos químicos.
El oxígeno (O2) en estado gaseoso y como gas carbono (CO2) es utilizado en la respiración de animales y plantas. Por su parte, los animales y seres humanos usamos y reciclamos continuamente el oxígeno para poder respirar y, por tanto, vivir.
La importancia del ciclo del oxígeno radica en lo imprescindible que es este elemento para la vida en el planeta.
El proceso de transformación de su recorrido se define como un ciclo biogeoquímico. En este sentido, el oxígeno pasa por mutaciones físicas, químicas, geológicas y biológicas en el proceso.
Ciclo del fósforo
Es un ciclo muy importante por la escasa cantidad de fósforo que existe, en comparación con otros elementos. Este es un ciclo sedimentario y, por tanto, más lento, porque este elemento circula principalmente en el suelo y las aguas.
El fósforo es un elemento fundamental para el crecimiento de los ecosistemas, en especial en el acuático.
Ciclo del fósforo en el mar
Una parte de los fosfatos llega al mar transportado por las corrientes hídricas terrestres. Allí son tomados por las algas, los peces y las aves marinas; estas últimas, al excretar, producen guano, un tipo de abono aprovechado por la agricultura, rico en fosfato.
Por su parte, en el fondo del mar, los restos de los animales marinos dan lugar a rocas fosfatadas. De las rocas, se libera fósforo en el suelo, que es a su vez aprovechado por las plantas y los animales que se alimenten de estas.
Ciclo del fósforo en tierra firme
El fósforo es tomado en forma de fosfatos por los seres vivos, gracias al proceso de meteorización de las rocas, ya que las rocas, al descomponerse, liberan fosfatos.
Estos fosfatos pasan a través del suelo a los vegetales, y de estos a los animales que se alimentan de las plantas o de otros animales que los hayan obtenido, y son devueltos al suelo a través de sus excrecencias.
Ya en el suelo, los descomponedores actúan sobre los excrementos animales, volviendo a producir fosfatos.
Asimismo, el fósforo también puede ser liberado durante la descomposición de cadáveres. De allí, pasa a los organismos vegetales en forma de fosfato orgánico.
El ser humano es también responsable de la movilización del fósforo cuando explota rocas que contienen fosfatos.
El fósforo es esencial para la vida en el planeta. Es considerado el nutriente limitante, pues, ya que es el más escaso, restringe el crecimiento en los ecosistemas acuáticos.
El fósforo, además, se encuentra en los ácidos nucleicos (ADN), en las células, en los huesos, en los dientes, en el adenosín trifosfato (ATP) y su rol es fundamental en la fotosíntesis.
Asimismo, el fósforo es muy apreciado como abono en la agricultura.
PRINCIPALES ELEMENTOS QUIMICOS EN LOS CLICLOS BIOGEOQUIMICOS
EL OXÍGENO
El oxígeno, que es un elemento gaseoso, insípido e incoloro, se encuentra distribuido en toda la naturaleza. Conforma casi la mitad de la Tierra: está en el aire, que contiene un 21% de este gas fundamental para los seres vivos; en el agua ( compuesta por un 88,8 % de oxígeno), y en las rocas, además de hallarse en todos los tejidos vivos y en numerosas sustancias.
Es posible obtener oxígeno artificialmente en laboratorio a partir de determinadas sales, como el peróxido de bario, el peróxido de sodio y el clorato de potasio. Entre los procedimientos utilizados para su producción se encuentran la destilación fraccionada del aire líquido y la electrólisis del agua. Puede almacenarse en forma gaseosa o líquida. El oxígeno así obtenido tiene diversos usos: en medicina se lo suministra a pacientes con problemas respiratorios; además, lo utilizan personas que vuelan a gran altura, y también se lo emplea para soldar a temperaturas elevadas.
NITRÓGENO
El nitrógeno también conocido como nitrógeno diatómico es un elemento metaloide que se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y en múltiples compuestos orgánicos e inorgánicos que no sirve para respirar ni la combustión.
El nitrógeno es un gas sin color ni olor y de carácter insípido que está presente en las cuartas quintas partes del aire de la atmósfera y ocupa un 3% de la composición elemental del cuerpo humano.
El nitrógeno es un componente fundamental de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, importantes para los seres vivos.
EL CARBONO
La importancia del carbono en los seres vivos se basa en que es el elemento químico en el que se basa la existencia de la vida. Su capacidad de formar polímeros lo convierte en un elemento idóneo para unirse en moléculas que generan la vida.
El carbono es un elemento químico clave para la vida y los procesos naturales que tienen lugar en la tierra. Es el sexto elemento más abundante en el universo, participando en formaciones y reacciones astronómicas.
En la Tierra el carbono es abundante y sus propiedades le permiten enlazarse con otros elementos como el oxígeno y el hidrógeno, formando compuestos moleculares de gran importancia.
El carbono es un elemento liviano, y su presencia en los seres vivos es fundamental, ya que es aprovechado y manipulado por las enzimas de los sistemas orgánicos.
El cuerpo humano está compuesto en un 18% por carbono, y se ha estimado que toda la vida orgánica en la tierra tiene como base fundamental la presencia del carbono.
Es el elemento fundamental para la formación de componentes como las proteínas y carbohidratos, así como en el funcionamiento fisiológico del cuerpo vivo.
A pesar de ser un elemento natural, el carbono también está presente en las reacciones e intervenciones químicas que ha realizado el hombre, brindando nuevos beneficios.
Los ciclos biogeoquímicos pueden ser gaseosos, sedimentarios y mixtos.
Ciclos gaseosos
Los elementos casi siempre se distribuyen tanto en la atmósfera como en el agua y de ahí a los organismos, y así sucesivamente.
Los elementos que cumplen ciclos gaseosos son el carbono, el oxígeno y el nitrógeno.
La transformación de elementos de un estado a otro es relativamente rápida.
Ciclos sedimentarios
Son aquellos donde los elementos permanecen formando parte de la tierra, ya sea en las rocas o en el fondo marino, y de ahí a los organismos. En estos, la transformación y recuperación de estos elementos es mucho más lenta. Ejemplos de ciclos sedimentarios son el del fósforo y el del azufre.
Ciclos mixtos
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.
Los ciclos biogeoquímicos más importantes corresponden al agua, oxígeno, carbono y nitrógeno.
LA CADENA ALIMENTICIA
La cadena alimenticia es una secuencia de los seres vivos que dependen unos de otros para la supervivencia y la producción de energía de cada uno.
La cadena alimenticia tiene un flujo de energía, que se inicia en los productores o autótrofos, que son los vegetales fotosintéticos, como las plantas; se dirige a los consumidores primarios o fitófagos, que son los animales herbívoros, como los insectos; luego, se dirige a los consumidores secundarios o carnívoros; para después, dirigirse a los consumidores terciarios o carnívoros superpredadores, como el león o el tiburón; y llega a los descomponedores, tales como los hongos y las bacterias, pasando por diferentes niveles tróficos. El ciclo sólo se iniciará después de que los descomponedores reciclen la materia orgánica para ser consumida por las plantas otra vez.
La energía y los nutrientes utilizados por todos los organismos a través de la cadena alimenticia se van perdiendo en el momento de cada transferencia, en forma de calor, que no es reutilizable. Así que si los que participan en la cadena alimenticia son menos en número, tendrán más energía los organismos que participan en esta cadena.
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