los ciclos biogeoquímicos

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. Pero 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. 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.

Tipos de ciclos:

1.- Sedimentarios: los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo, rocas, sedimentos, etc.) la hidrosfera y los organismos vivos.  Son el azufre y el fósforo.

2.- Gaseoso: los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. Son el  carbono, nitrógeno y el oxigeno.

3.- El Ciclo HIDROLÓGICO: 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.
 
 

Ahora describiré los ciclos mencionados:

 

El ciclo del fósforo:

 

Es un elemento indispensable en la materia viva forma parte de biomoléculas como el ADN, ARN, ATP, y también en los huesos y los dientes de animales, incluyendo al ser humano. La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas, fundamentalmente en rocas fosfatada

-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 (PO₄H₂) 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 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. 
 

 

 El ciclo del azufre:

 

El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar diversas funciones. El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o al agua.

Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H₂S) y el dióxido de azufre (SO₂). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.

 

Las bacterias desempeñan un papel crucial en el reciclaje del azufre. Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO₄⁼). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfúrico (gas de olor a huevos en putrefacción) y el sulfuro de dimetilo (CH₃SCH₃) son los productos principales. Cuando estos últimos gases llegan a la atmósfera, son oxidados y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación posterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua de lluvia produce ácido sulfhídrico y sulfatos, formas principalmente bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres. El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre a la atmósfera.
 

 

 El ciclo del carbono:

El carbono es un componente básico para los compuestos orgánicos y su fuente de suministro es el CO2 al incorporarse a la materia viva. La fotosíntesis capta el CO2 de la atmosfera y disuelto en agua quedando fijado en los organismos autótrofos fotosintéticos y se librera parte de este carbono por la respiración y al ser consumido por herbívoros y omnívoros.

El carbono de los tejidos de los organismos autótrofos y heterótrofos muere sin ser consumido por otros organismos de la cadena alimentaria, sino que vuelve al medio en forma orgánica por los descomponedores.

En el ambiente acuático el CO2 es utilizado por el fitoplancton y las plantas acuáticas para incorporar a sus organismos el carbono y parte del carbono circulante puede quedar en forma de carbonato en conchas de los animales marinos.

Con el paso del tiempo geológico esta acumulación de materia orgánica parcialmente descompuesta da lugar al carbón.

La materia orgánica puede sufrir un conjunto de procesos por lo que se forman a grandes profundidades hidrocarburos (petróleo y gas natural). Como resultado algunos componentes de este ciclo no volverán a él.
 

 

El ciclo del nitrógeno:

 Es esencial para los seres vivos ya que es un componente básico para las células. Hay un 78% de nitrógeno en la atmosfera  pero para la mayorías de los seres vivos no pueden aprovecharla al estar en estado gaseoso N2 y necesita pasar a formas químicas más reactivas para ser utilizado por los seres vivos.

El 90% del nitrógeno es fijado por una fijación biológica que es llevada a cabo por bacterias fijadoras de nitrógeno y algunas viven en simbiosis con algunas plantas como las leguminosas, también son fijadas por bacterias de vida libre, por cianobacterias, por bacterias anaeróbicas y bacterias fotosintéticas.

Otra fuente de nitrógeno son lo residuos orgánicos.

Mediante la nitrificación que es la oxidación del amoniaco por la bacterias nitrificantes a nitrito y nitratos, que son llevados por los nitrosomas y nitrobacter.

Los nitratos pueden transformarse en nitrógeno molecular gaseoso mediante la desnitrificación  llevado a cabo por bacterias desnitrificantes.

 

 

El ciclo del oxigeno:

El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno abastece las necesidades de todos los organismos terrestres que lo respiran para su metabolismo, además cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto a los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de dióxido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así se completa el ciclo.

Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno. 
 

 

 Esta información la he sacado de los apuntes de Ciencia de la Tierra, wikipedia y de lenntech