Se denomina ciclo de la materia en los ecosistemas o ciclo biogeoquímico, al recorrido realizado por distintos elementos químicos que forman parte de la materia orgánica. Utilizando como medio de traslado la atmósfera, biosfera, hidrosfera y la geosfera.
Los organismos vivos se componen básicamente de oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno, que juntos representan más del 95% de su peso.
Estos elementos también se encuentran en objetos inanimados (materia no viva) como la atmósfera (O2, N2, CO2), suelos (H2O, nitratos, fosfatos, otras sales) y rocas (fosfatos, carbonatos, entre otros).
Las plantas (autótrofos) los absorben del suelo y del aire y los convierten en moléculas orgánicas como carbohidratos, lípidos y aminoácidos, entre otros. Esta es la base del alimento que proporciona energía a los herbívoros (heterótrofos).
¿Qué importancia posee el ciclo de la materia en los ecosistemas O ciclos Biogeoquímicos?
El ciclo de la materia en los Ecosistemas, también conocidos como ciclos biogeoquímicos, son creados directa o indirectamente por la energía del Sol.
Una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte de un entorno natural a otro. A través de estos ciclos, los recursos pueden ser utilizados repetidamente por otros organismos; sin ellos, sería difícil la existencia de vida en la tierra
Hay tres tipos de ciclos relacionados:
Ciclos gaseosos: los ciclos de alimentos entre el aguay los organismos, y las partículas se regeneran rápidamente (horas o días). Los principales ciclos de los gases son los del carbono, el oxígeno y el nitrógeno (H, O, N).
Ciclos sedimentarios: los nutrientes circulan principalmente en la superficie terrestre (suelo y sedimentos), hidrosfera y seres vivos. Los materiales que se reciclan más lentamente que antes, se asientan en las rocas sedimentarias. El fósforo y el azufre son dos de los 36 elementos reciclados de esta manera.
Ciclo del Hidrológico: el agua circula entre el mar, el aire, la tierra y los seres vivos. Esta circulación también distribuye el calor del sol sobre la superficie terrestre. Las áreas boscosas tienen el poder de controlar el microclima de la zona. Ya que controlan el flujo de agua en él, permitiendo que en el verano sea refugio de diferentes especies y asegurando el crecimiento de las especies.
Ciclo del agua
Se denomina Ciclo Hidrológico o ciclo del agua al movimiento general del agua, ascendente por evaporación. Y descendente ya sea por las precipitaciones y después en forma de escorrentía superficial y subterránea.
El ciclo hidrológico es un proceso en el cual una pequeña cantidad de agua que existe en la atmósfera tiene la particularidad de moverse o circular de forma constante entre la atmósfera, la tierra y el mar, lo que se produce mediante la precipitación y la evaporación.
El movimiento del agua a través del sistema tierra-atmósfera se inicia con la producción de vapor de agua. Gracias a la evaporación y la transpiración procedente del agua de los mares y la acumulada en la superficie terrestre (incluida la vegetación).
El agua permanece en la atmósfera a través de la condensación (nubes) y se deposita en la tierra y las superficies de agua por precipitación (lagos, glaciares). También puede pasar al subsuelo como agua subterránea, o bien se evapora o transpira (para iniciar el ciclo siguiente), volviendo al mar por medio del flujo de los ríos.
Para comprender este ciclo, es necesario entender algunos conceptos importantes como:
a) Evaporación: Corresponde a la parte de agua que se devuelve a la atmósfera desde la superficie del suelo o desde las hojas de los árboles. A este último fenómeno se le denomina Intercepción, y en lluvias de corta duración sobre zonas de bosque puede devolver a la atmósfera una gran parte del agua precipitada sin haber tocado el suelo.
b) Infiltración: Separa el agua que ingresa a la superficie del suelo y fluye a través del suelo.
c) Aguas superficiales: El agua de lluvia, que no rompe ni penetra, cae sobre la superficie del agua.
Ciclo del Oxígeno
El oxígeno se encuentra en el aire en forma de moléculas (O2) o como dióxido de carbono (CO2), que suple las necesidades de todos los organismos terrestres y acuáticos que respiran.
Durante la respiración, los átomos de oxígeno se combinan con los átomos de hidrógeno para formar agua. El agua en base a este proceso, llamada agua metabólica, se utiliza en los procesos metabólicos, y el resto se excreta en el sudor, heces, etc.
Por lo tanto, los átomos de oxígeno pueden:
Regresan a la atmósfera como resultado de la respiración o descomposición de materia orgánica, o se combinan con materia orgánica.
El ciclo se completa mediante la fotosíntesis cuando se reduce el CO2 y el agua utilizados en este proceso, liberando átomos de oxígeno. Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono.
Por otro lado, por cada molécula de bióxido de carbono tomada durante la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.
Entonces, las tres principales formas no vivas de oxígeno en los seres vivos son el Gas oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O). Estos tres tipos de moléculas intercambian constantemente átomos de oxígeno durante el metabolismo de la biosfera.
Ciclo del Carbono
Es un ciclo importante para ayudar a controlar el clima de la Tierra. El cual lo podemos dividir en cuatro partes:
a) Ciclo biológico: Durante la fotosíntesis, los organismos fotosintéticos convierten el carbono en forma de CO2. Se combina como carbono orgánico para formar materia orgánica (carbohidratos) que servirá como alimento para todos.
b) Ciclo biogeoquímico: En el océano, existen organismos que utilizan iones disueltos, creados a partir del CO2 disuelto en el agua, para fabricar estructuras sólidas (conchas, percebes, corales, entre otros). Cuando mueren, hacen depósitos en forma de rocas sedimentarias carbonatadas (reservorios de CO2).
c) Retorno de CO2 a la atmósfera: El enterramiento de rocas carbonatadas (calizas, dolomitas, entre otros) conduce a la disolución de estas rocas. En algunos casos, estas cosas llegan a la superficie, quedando bajo la acción del clima. El resultado es la liberación de CO2, que ingresa a la atmósfera durante las erupciones volcánicas o cambios químicos en el clima.
d) fósiles de C orgánico: En algunos casos, la materia orgánica de la biosfera puede enterrarse sin contacto con el O2, por lo que pasa al proceso de fermentación biológica. Este proceso lo convertirá en carbón y petróleo, que se acumularán en la geosfera. El carbono extraído de estos sumideros se devuelve a la atmósfera quemando carbón y petróleo artificiales.
Ciclo del Nitrógeno en los ecosistemas
Este ciclo es el más rápido y complejo en el entorno de vida. El aire parece ser el sistema de almacenamiento de esta sustancia, ya que contiene el 78%, pero es muy difícil que los microbios accedan a él.
Los componentes del nitrógeno atmosférico son:
N2: Una gran representación de este elemento se encuentra en la atmósfera. Es una molécula inactiva e inofensiva para casi todos los seres vivos.
NH3: Ocurre como resultado de erupciones volcánicas o descomposición de materia orgánica.
NO, N2O y NO2 (NOx): Estos compuestos pueden propagarse a otros sistemas mundiales. Provienen del subsuelo, en la atmósfera, así como de la oxidación natural de N2 durante las tormentas eléctricas.
El circuito tiene cuatro modos:
Fijación de nitrógeno atmosférico: Se obtiene de la conversión de gas nitrógeno en moléculas orgánicas. Es producido por bacterias como Azotobacter (de vida libre en el suelo) y Rhizobium (en simbiosis con leguminosas).
Amonificación. Se obtiene de la conversión de moléculas orgánicas que contienen nitrógeno (proteínas y ácidos nucleicos) en amoníaco (NH3) o ion amonio (NH4+).
Nitrificación. El amoníaco se oxida, convirtiéndose en una sal nitrogenada. Este proceso involucra bacterias quimiolitotróficas que utilizan estos procesos oxido-reducción para producir energía. La oxidación completa se lleva a cabo en dos pasos:
Nitrosación. Es producido por bacterias del género Nitrosomonas.
Nitratación: Es producido por bacterias del género Nitrobacter.
2HNO2 + O2 -> 2HNO3
Desnitrificación: En condiciones anaeróbicas del suelo, las bacterias protectoras (Pseudomonas, Bacillus) actúan convirtiendo el ion nitrato (NO3-) en gas nitrógeno (N2), escapando a la atmósfera. Así, a partir de los nitratos se forman dos gases:
El N2 y el NO2 se liberan a la atmósfera, reduciendo así la cantidad de nitratos en el suelo.
Ciclo del fosforo – ciclo de la materia en los ecosistemas o ciclo biogeoquímico
El fósforo se almacena principalmente en los océanos que forman parte de la litosfera. El proceso de su liberación es lento, ya que depende del ciclo geológico, por lo que es lo más controlado y por tanto se considera como algo que no sea renovable.
Es una parte importante de las biomoléculas y de estructuras complejas como la de los huesos.
El ciclo comienza con el fosfato soluble, que los productores toman en sus células. A través de ellos, se suministra fósforo a los consumidores. Cuando los seres vivos mueren o como consecuencia de sus desechos y sus heces. Las bacterias descomponen los compuestos orgánicos del fósforo, convirtiéndolos en fosfatos inorgánicos y finalizando el ciclo.
La mayor parte del fosfato del suelo es arrastrado por las aguas superficiales y llega al mar, donde forma áreas poco profundas que actúan como fuente de fósforo. Una pequeña cantidad de fósforo regresa a la Tierra en forma de pescado o guano (desechos de las aves marinas que comen pescado).
Sin embargo, esto no restaura la cantidad de fósforo que se necesitaría para equilibrar lo que se pierde en el lodo de las profundidades marinas. De hecho, el fósforo que se encuentra en el fondo del océano se considera ya perdido.
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