CICLOS BIOQUÍMICOS
Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de
cantidades masivas de carbono, nitrógeno,oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio,
sulfuro, fósforo y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente
(atmósfera y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y
descomposición.
CICLO DEL OXIGENO
El oxígeno es el elemento químico más abundante
en los seres vivos. Forma parte del agua
y de todo tipo demoléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su
presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos
organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su
gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños
irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la
molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva
vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.
La reserva fundamental de oxígeno utilizable por
los seres vivos está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al
del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas
(fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras
que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.
Otra parte del ciclo natural del oxígeno que
tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la
Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las
radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de
oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta
reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones
ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
CICLO
DEL CARBONO
El
carbono, es el elemento esencial de la biosfera, participa en un ciclo
de intercambio dentro de la ecósfera. En la atmósfera este elemento aparece en
forma de bióxido de carbono, CO2. En la litosfera, el carbono existe en forma
de carbonatos.
En el diagrama se ilustra el ciclo del carbono.
El bióxido de carbono de la atmósfera y el que está disuelto en la hidrosfera
se absorbe hacia la biosfera durante la fotosíntesis de las plantas verdes en
los vegetales de la tierra y los acuáticos. Como resultado de la fotosíntesis,
el carbono forma parte de las moléculas biológicas vitales. Las plantas
obtienen energía mediante la oxidación biológica de las moléculas a través de
la fotosíntesis, y por ende, también liberan de nuevo hacia la atmósfera y la
hidrosfera parte del bióxido de carbono.
Dentro de la biosfera, los animales se alimentan
de plantas ya sea en forma directa o indirecta. Este alimento se oxida
biológicamente para producir bióxido de carbono y agua; por tanto, los animales
de la tierra y el mar devuelven el bióxido de carbono a la atmósfera, y la
hidrosfera.
Parte del carbono de los mares se elimina
básicamente del ciclo principal del carbono mediante la formación de sedimentos
de carbonato de calcio. Este sedimento forma parte de la vasta cantidad de
carbonatos metálicos existentes en la litosfera. La mayor cantidad de carbono
de la tierra se encuentra en la litosfera, sobre todo en forma de carbonatos.
Menos del 1% del carbono de la tierra participa en el ciclo del carbono.
Como resultado de los fenómenos geológicos desde
hace millones de años, algunos conjuntos de organismos vivos quedaron atrapados
dentro de la litosfera y se han transformado en depósitos de carbón, petróleo y
gas natural.
Uno de los productos de combustión de
carburantes fósiles más importante es el dióxido de carbono. Cada año se
producen aproximadamente veinte mil toneladas de dióxido de carbono, cuando se
queman los combustibles fósiles, este dióxido de carbono entra a la atmósfera y
forma parte del ciclo del carbono. Este aumento puede afectar al ciclo del
carbono, influenciando en el clima de la tierra.
IMPACTO AMBIENTAL
1. Los productores elaboran materia orgánica
mediante la fotosíntesislípidos y prótidos). 2. El carbono orgánico se
incorpora a los animales a través de las
redes tróficas. 3. Todos los seres vivos devuelven carbono a la atmósfera
mediante la respiración y la descomposición de sus excrementos y cadáveres. 4.
En algunas ocasiones, los restos animales y vegetales no se descomponen, sino
que permanecen enterrados y, tras millones de años, forman depósitos de carbón
y petróleo. 5. Las conchas y caparazones de animales marinos pueden originar
margas y calizas. El carbono vuelve a formar parte de los seres vivos tras la
disolución de las rocas, lo que ocurre muy lentamente. 6. La actividad
volcánica y los manantiales emiten carbono en forma de CO2 a la atmósfera. 7.
La utilización de combustibles fósiles y los incendios forestales están
elevando anormalmente las cantidades de CO2 atmosférico. 8. Existe un
intercambio de CO2 entre la atmósfera y los océanos, pero tan lento que no
sirve para amoriguar las perturbaciones causadas por el hombre
EL CICLO DEL NITROGENO
Comprende la transferencia de este elemento
entre la biosfera, la litosfera, la atmósfera y la hidrosfera en varias formas
químicas. Dentro de la atmósfera, el nitrógeno existe en forma de moléculas
diatómicas, N2; esta forma de nitrógeno es muy estable y relativamente inerte.
En la figura se ilustra el ciclo del nitrógeno,
el gráfico incluye un ciclo externo que comprende la atmósfera, la litosfera o
la hidrosfera unidas por la biosfera, y otro interno la biosfera, la litosfera
y la hidrosfera.
El ciclo externo del nitrógeno incluye la
conversión de este en ión nitrato y amonio. La conversión de nitrógeno
molecular a estas formas iónicas se conocen con el nombre de fijación del
nitrógeno. Una forma de la fijación del nitrógeno consiste en el proceso de
convertir un compuestos de nitrógeno – oxígeno (óxidos nitrogenados) debido a
la alta energía de los relámpagos en la atmósfera, sólo una pequeña cantidad de
nitrógeno se fija en esa forma; este se transporta a la superficie terrestre
por medio de la lluvia y penetra en la porción del nitrato de calcio.
Otro modo de fijación es debido a los
microorganismos convirtiendo el nitrógeno molecular en formas ion amonio, ion
nitrito y nitrato, facilitando al ciclo interno del nitrógeno. Este proceso de
fijación se denomina fijación biológica y los microorganismos participantes en
él se conocen como bacterias fijadoras de nitrógeno.
Su ciclo interno, el ion nitrato sirve como
fuente de nitrógeno para la mayor parte de la vida vegetal acuática y
terrestre. Las plantas incorporan el nitrógeno a las proteínas vegetales. Los
animales consumen las plantas, y estos convierten las proteínas vegetales en
proteínas animales.
En el ciclo interno se completa con la muerte y
la desintegración de las plantas o los animales. Cuando estos sistemas mueren o
emiten desechos (por ejemplo, el excremento animal) la descomposición de las
proteínas producen ión amonio. Ciertos microorganismos del suelo y la
hidrosfera utilizan el ion amonio y lo convierten finalmente en nitrato depositando
en el suelo o disolviéndolo en el agua.
El ion nitrato se intercambia entre el suelo y
la hidrosfera mediante el proceso donde el ion nitrato disuelto se transporta
gracias a las aguas subterráneas. Otros microorganismos del suelo y la
hidrosfera emplean el ion nitrato en un proceso denominado desnitrificación.
La desnitrificación es un proceso biológico en
que ciertas bacterias convierten el ion nitrógeno en nitrógeno molecular, N2.
El nitrógeno molecular producido por las bacterias desnitrificantes se
convierte en nitrógeno disuelto o atmosférico. La entrada del nitrógeno
molecular a la atmósfera, completa el ciclo de este elemento.
IMPACTO
AMBIENTAL
1. A pesar de la riqueza en nitrógeno de la atmósfera, pocos organismos
pueden utilizarlo en forma de gas. Sólo unas bacterias que se encuentran en el
suelo, en el agua y en las raíces de algunas plantas captan el nitrógeno del
aire y lo transforman en compuestos nitrogenados del suelo. Son las bacterias
fijadoras de nitrógeno.
2. Los vegetales absorben los compuestos
nitrogenados por las raíces y los incorporan a su organismo mediante la
fotosíntesis.
3. Los animales se alimentan de los vegetales y
el nitrógeno circula a través de las redes tróficas.
4. Los excrementos y los cadáveres devuelven al
suelo el nitrógeno en moléculas, como la urea o el amoniaco.
5. Las bacterias nitrificantes los transforman
en nitritos y nitratos.
6. Parte de este nitrógeno no se recicla y se
acumula en las capas más profundas del suelo o en los sedimentos de ríos y
lagos.
7. Las bacterias desnitrificantes, que viven en
suelos poco aireados y en los sedimentos, devuelven el nitrógeno al aire.
8. Este ciclo se está alterando por el uso
excesivo de abonos nitrogenados, la erosión del suelo y las filtraciones de
aguas contaminadas a los acuíferos subterráneos.
9. Debemos recordar que la utilización de
combustibles fósiles devuelve a la atmósfera el nitrógeno en forma de óxidos
que originan lluvias ácidas.
Otros ciclos. Otros elementos químicos, como el
fósforo (P) o el azufre (S), intervienen también en la composición de
importantes biomoléculas. No son muy abundantes y forman fácilmente compuestos
sólidos que se acumulan como sedimentos en los fondos de mares y lagos. Su
déficit puede ser un factor limitante para el desarrollo y crecimiento de los
seres vivos.
El oxígeno es el elemento químico más abundante
en los seres vivos. Forma parte del agua
y de todo tipo demoléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su
presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos
organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su
gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños
irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la
molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva
vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.
La reserva fundamental de oxígeno utilizable por
los seres vivos está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al
del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas
(fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras
que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.
Otra parte del ciclo natural del oxígeno que
tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la
Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las
radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de
oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta
reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones
ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
Muy buen blog tiene información muy útil!!
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