CICLOS BOOQUIMICOS

Los organismos como componentes de los ciclos biogeoquímicos

El organismo es un sistema de tránsito de las sustancias inorgánicas, mientras en el ecosistema esas sustancias circulan entre los organismos y el medio ambiente, por lo que se les denomina ciclos. Estos ciclos reciben la denominación de biogeoquímicos, por pasar por los seres vivos (bios = vida), el suelo (geo = tierra) y estar sujetos a reacciones químicas con uso y liberación de energía. En los ciclos biogeoquímicos se pueden reconocer dos partes o compartimientos: la biótica y la abiótica.

• La parte biótica: Comprende la inclusión de sustancias inorgánicas en el organismo y la subsiguiente descomposición y remineralización. El intercambio de elementos es rápido, pero la cantidad de sustancias inorgánicas no es mayor. El organismo vivo toma elementos inorgánicos y al morir y descomponerse éstos son devueltos al ambiente para ser nuevamente aprovechados.

La parte abiótica: El medio contiene gran cantidad de sustancias inorgánicas, que se descomponen con lentitud y están a disposición del organismo en forma abundante y fácil (agua, dióxido de carbono, oxigeno) o escasa y difícil (fósforo y nitrógeno, por ejemplo). En el primer caso se trata de ciclos atmosféricos con grandes reservas de materiales; en el segundo se trata de materiales sedimentarlos (fósforo, hierro, azufre, magnesio, y elementos menores).

La producción agrícola, ganadera y forestal moderna se basa en procesos de mejora de los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes para aumentar la producción por área. Estos procesos modernos se basan en gran medida en la fertilización de los campos con fertilizantes químicos, que añaden cantidades adicionales de los elementos esenciales (nitrógeno, fósforo y potasio), además de elementos menores como magnesio, bórax, y otros compuestos químicos.

En muchas partes los suelos son deficitarios en ciertos elementos. Los casos más notables son la deficiencia del fósforo en los suelos amazónicos, y la falta de nitrógeno en los suelos muy húmedos o pantanosos.

CICLO DEL FOSFORO.

El fósforo (P4) es un elemento esencial para los seres vivos, y los procesos de la fotosíntesis de las plantas, como otros procesos químicos de los seres vivos, no se pueden realizar sin ciertos compuestos en base a fósforo. Sin la intervención de¡ fósforo no es posible que un ser vivo pueda sobrevivir.

Se reduce a los siguientes procesos:

• El fósforo se encuentra en la naturaleza en forma de compuestos de calcio (apatita), fierro, manganeso y aluminio conocidos como fosfatos, que son poco solubles en el agua. En los buenos suelos agrícolas el fósforo está disponible en forma de iones de fosfato (P2 O5).

• Las plantas absorben los iones de fosfato y los integran a su estructura en diversos compuestos. Sin fósforo las plantas no logran desarrollarse adecuadamente.

• Los animales herbívoros toman los compuestos de fósforo de las plantas y los absorben mediante el proceso de la digestión, y los integran a su organismo, donde juegan un rol decisivo en el metabolismo.

• Los carnívoros toman el fósforo de la materia viva que consumen y lo integran a su estructura orgánica.

CICLO DEL NITROGENO

El nitrógeno (N2) es sumamente importante para las plantas y para la producción de proteínas, esenciales para la vida de los animales y del ser humano. La carne (los músculos, por ejemplo) son proteínas. La leche y los huevos son ricos en proteína, como también el frijol, la lenteja, el paliar, el garbanzo y el arvejón, entre otros.

Consiste en los siguientes procesos:

El nitrógeno es un gas que forma el 78% del aire, siendo uno de los elementos más abundantes sobre la Tierra. El nitrógeno atmosférico no puede ser utilizado en forma normal por los seres vivos, sino que tiene que ser transformado en compuestos absorbibles por las plantas.

• Muy pocos organismos pueden aprovechar directamente el nitrógeno del aire, y la mayor parte lo hace a través de bacterias, que viven en el suelo o en las raíces de las leguminosas, formando nódulos. Estas bacterias (Rhizobium) fijan el nitrógeno del aire; lo transforman en compuestos aprovechabas (amoniaco y nitratos), y la planta los absorbe para formar proteínas. Estas bacterias se encuentran especialmente en las raíces de las leguminosas (frijoles, alfalfa, guaba o pacae, etc.). Artificialmente se puede inocular estas bacterias y aumentar la productividad de cualquier leguminosa (Rhizobiología).

• Las plantas fabrican proteínas, en reacciones químicas muy complejas (aminoácidos y proteína), que son aprovechadas por los animales herbívoros para su crecimiento y formación de carne. Los carnívoros aprovechan las proteínas a través de la carne que consumen.

Los seres vivos al morir son descompuestos por procesos de putrefacción o descomposición, en el que intervienen bacterias y hongos, y se restituyen al medio los compuestos a base de nitrógeno que contienen, para un aprovechamiento posterior por las plantas.

• Una parte de los compuestos nitrogenados de la descomposición son lavados por la lluvia y llega a las aguas de los ríos y lagos. El proceso de lavado, llamado también lixiviación, de los compuestos nitrogenados del suelo es más intenso en zonas muy lluviosas y esto empobrece los suelos, los cuales pierden su fertilidad. En un suelo fértil los compuestos nitrogenados están en la materia orgánica, o sea, la materia en descomposición. Por eso cuánto más materia orgánica tenga un suelo, más fértil será, porque contiene compuestos de nitrógeno, esenciales para el crecimiento de las plantas.

• Los animales y los humanos eliminan una parte de los compuestos nitrogenados por los excrementos y los orines, que son descompuestos y restituyen al ambiente los compuestos nitrogenados para ser aprovechados nuevamente. El guano de las islas, producido por las aves guaneras, contiene abundantes compuestos nitrogenados, que se almacenan en las islas guaneras porque no son lavados por las lluvias a causa de la aridez.

• Por procesos químicos, con intervención de bacterias, los compuestos nitrogenados pueden ser descompuestos hasta gas nitrógeno, proceso que se denomina denitrificación. De esta forma el N2 al final, retorna a la atmósfera, para reiniciar el ciclo.

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono (C) consiste en un proceso muy complicado, cuyos elementos principales son los siguientes:

• El carbono está

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