Clicles Biogeoquimics

Els cicles biogeoquímics

El concepte de cicle biogeoquímics s’utilitza per descriure la distribució i transport de materials, els quals controlen el recanvi i transformació d’aquests en els ambients terrestres, aquàtics i atmosfèrics. Els cicles biogeoquímics constitueixen un sistema regulador de la hidrosfera i la biosfera. Aquests cicles descriuen els moviments i les interaccions dels elements químics essencials per la vida a partir de la geosfera, i la geosfera a partir dels processos físics, químics i biològics.

Els principals elements químics son: Carboni, hidrogen, nitrogen, oxigen, fòsfor i sofre. Els cicles d’aquests elements combinen de diferent manera i interrelacionen entre si. Un sol element pot convertir-se en el factor límit en el canvi d’un ecosistema. Per exemple la oferta de nitrogen pot limitar els processos vitals en els oceans.

La comprensió dels cicles biogeoquímics es essencial per entendre el funcionament de la terra com sistema. Els cicles s’utilitzen per mesurar la dinàmica del recanvi comparant les magnituds en els dipòsits i els fluxos en diferents compartiment del ecosistema.

Cicle del Carboni

El carboni, com diòxid de carboni, inicia el cicle de la següent manera:

Durant la fotosíntesi, els organismes productors (vegetal terrestres y aquàtics) absorbeixen el diòxid de carboni, per transformar-lo en compost orgànic. Els consumidors primaris s’alimenten d’aquests productors utilitzant i degradant els elements del carboni presents en la matèria orgànica. Gran part d’aquest carboni es tornat en forma de CO2 per la respiració, mentre que altre part es emmagatzemat en els teixits animals i passa els carnívors quan s’alimenten dels herbívors. Amb aquest procés el carboni passa els animals col•laborant en la formació de matèria orgànica.

Els organismes de respiració aeròbica (els que utilitzen oxigen) aprofiten la glucosa durant aquest procés i al degradar-la, el carboni que el forma s’allibera per convertir-se novament en diòxid de carboni que torna a l’atmosfera o l’aigua.

La descomposició de les plantes, dels animal i de les restes d’organismes es descomponen per l’acció de fongs i bacteris. Durant aquest procés de putrefacció per part dels descomponedors, es desprenen CO2.

Una part del diòxid de carboni dissolt en les aigües marines ajuda a determinats organismes a formar estructures com les closques dels cargols de mar. Al morir, les restes de la seva estructura es depositat al fons del mar. Amb el pas del temps, el carboni es dissol en l’aigua i es utilitzat novament durant el seu cicle.

Cicle del nitrogen

La reserva fonamental de nitrogen és l’atmosfera, on es troba en forma de N2 (79% de l’aire), però aquesta molècula gasosa no pot ser utilitzada directament per la majoria dels éssers vius. Així, les plantes no poden assimilar el nitrogen directament en forma de gas sinó han d’incorporar-lo des del sòl, on no hi és massa abundant, en forma de ions nitrat o amoni.

En el nitrogen gasós, existeixen processos naturals que n'aconsegueixen la fixació, és a dir, que són capaços de trencar el fort enllaç que manté units els dos àtoms de nitrogen en la molècula i combinar-los amb altres elements, a fi que el compost nitrogenat sigui més assimilable per part dels éssers vius. El N2 és fixat a través de processos que transcorren a elevada temperatura, com ara la combustió dels vehicles motoritzats, o les descàrregues elèctriques de les tempestes. En aquests processos es formen òxids de nitrogen (NO i NO2) que s'oxiden en l'atmosfera produint nitrats. Aquests darrers es precipiten sobre la superfície terrestre en forma de partícules sòlides o incorporant-se a l'aigua de la pluja.

En la fixació biològica del nitrogen, els principals agents biològics d'aquesta fixació són determinats bacteris que viuen en el sòl com l'Azotobacter i el Rhizobium i, en l’aigua, alguns cianobacteris com el Nostoc. L'assimilació biològica del N2 és catalitzada per l'enzim nitrogenasa i la fixació és un procés reductor que consumeix energia.

Les plantes solen incorporar el nitrogen del sòl que es troba en forma de nitrats (NO3) i en menor mesura en forma d'amoni (NH4+); El metabolisme dels productors transforma aquesta forma de nitrogen en matèria orgànica (proteïnes i àcids nucleics, fonamentalment), mentre que els organismes heteròtrofs assimilen el nitrogen orgànic, prèviament elaborat pels autòtrofs, en alimentar-se d'aquests. Tots aquests organismes tornen el nitrogen al sòl amb la seua mort mitjançant la putrefacció bacteriana dels seus cadàvers, que origina amoníac (NH3).

El nitrat del sòl es dissol fàcilment i circula per

...