Ciclo biogeoquímico
Definición del ciclo biogeoquímico
Un ciclo biogeoquímico es uno de varios ciclos naturales, en los que la materia conservada se mueve a través de las partes bióticas y abióticas de un ecosistema.
En biología, la materia conservada se refiere a la cantidad finita de materia, en forma de átomos, que está presente dentro de la Tierra. Dado que, de acuerdo con la Ley de Conservación de la Masa, la materia no se puede crear ni destruir, todos los átomos de la materia se ciclan a través de los sistemas de la Tierra, aunque de diversas formas.
En otras palabras, la Tierra solo recibe energía del sol, que se emite en forma de calor, mientras que todos los demás elementos químicos permanecen dentro de un sistema cerrado.
Los principales elementos químicos que se ciclan son: carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), fósforo (P) y azufre (S). Estos son los componentes básicos de la vida y se utilizan para procesos esenciales, como el metabolismo, la formación de aminoácidos, la respiración celular y la construcción de tejidos.
Estos elementos fundamentales se pueden recordar fácilmente con el acrónimo CHNOPS.
Cada uno de estos elementos circula a través de los componentes bióticos, que son las partes vivas de un ecosistema, y los componentes abióticos, que son las partes no vivas.
Los componentes abióticos se pueden subdividir en tres categorías: la hidrosfera (agua), la atmósfera (aire) y la litosfera (roca).
La biosfera es un término que puede usarse para describir el sistema que contiene todos los organismos vivos, incluidas las plantas, los animales y las bacterias, así como sus interacciones entre sí y sus interacciones con los sistemas abióticos de la Tierra. La biosfera a veces se llama ecosfera y se puede definir como la suma de todos los ecosistemas.
Con este conocimiento, las palabras «ciclo biogeoquímico» se pueden descomponer fácilmente. «Bio-» es el sistema biótico, «geo-» es el componente geológico y «químico» son los elementos que se mueven a través de un «ciclo».
En etapas particulares de su ciclo, cualquiera de los elementos puede almacenarse y acumularse dentro de un lugar particular durante un período de tiempo prolongado (por ejemplo, dentro de un sustrato rocoso o en la atmósfera). Estos lugares se denominan «sumideros» o «reservorios».
Una «fuente» es cualquier cosa de la que se emite un elemento, por ejemplo, los volcanes emiten grandes cantidades de carbono en forma de CO 2, mientras que los desechos humanos son una fuente de nitrógeno, azufre y fósforo.
Ejemplos de ciclo biogeoquímico
El ciclo del agua
El ciclo biogeoquímico del agua, o ciclo hidrológico, describe la forma en que el agua (dióxido de hidrógeno o H 2 O) circula y se recicla en los sistemas de la Tierra.
Todos los organismos vivos, sin excepción, necesitan agua para sobrevivir y crecer, lo que la convierte en una de las sustancias más importantes de la Tierra. En organismos complejos se utiliza para disolver vitaminas y nutrientes minerales. Luego se usa para transportar estas sustancias, así como hormonas, anticuerpos, oxígeno y otras sustancias alrededor y fuera del cuerpo. También ayuda en las reacciones enzimáticas y químicas necesarias para el metabolismo y se utiliza para regular la temperatura.
A nivel geográfico, el ciclo biogeoquímico del agua es responsable de los patrones climáticos. La temperatura, la cantidad y el movimiento del agua afectan a todos los sistemas climáticos. A medida que el agua en sus diversas formas (vapor, líquido y hielo) interactúa con su entorno, altera la temperatura y la presión de la atmósfera, creando viento, lluvia y corrientes, y es responsable de cambiar la estructura de la tierra y la roca a través de la meteorización.
Aunque no hay un comienzo real para el ciclo del agua, el 97% del agua del mundo se almacena en los océanos, por lo que este es un lugar lógico para comenzar.
Del agua del océano, una proporción muy pequeña se congela cuando llega a los polos y se almacena como hielo dentro de los glaciares.
Parte del agua superficial es calentada por el sol y se produce la evaporación. En este proceso, el agua líquida se convierte en vapor de agua y se absorbe a la atmósfera. A medida que sube el agua, se enfría y se produce condensación. Esto hace que el agua se almacene en la atmósfera en forma de nubes.
A medida que las nubes se mueven alrededor de la atmósfera terrestre, chocan y crecen. Eventualmente, las gotas de agua crecen lo suficiente como para que sean lo suficientemente pesadas como para caer como precipitación (lluvia) o como nieve, dependiendo de las condiciones ambientales.
La mayor parte de la nieve que cae se almacena como capas de hielo o se derrite para formar arroyos y ríos.
Parte del agua que llega al suelo se ve afectada por la gravedad y regresa al océano a través de la escorrentía superficial. Además, parte de esta agua se une a arroyos y ríos de agua dulce, que eventualmente conducen a los océanos, o puede almacenarse en lagos y embalses. Esta agua dulce puede ser consumida por animales, que hacen circular el agua a través de sus cuerpos.
Gran parte del agua que cae en forma de lluvia penetra en el suelo por infiltración. Aquí se infiltra profundamente en la roca y forma grandes depósitos llamados acuíferos o permanece relativamente cerca de la superficie como flujo de agua subterránea.
El agua subterránea es absorbida por las raíces de las plantas y se utiliza para la fotosíntesis. Luego, el agua se libera a la atmósfera a través de la evapotranspiración o se consume cuando se comen las plantas.
Parte del agua subterránea emerge de manantiales y cuerpos de agua superficiales, y eventualmente regresa al océano.
El ciclo del carbono
Como componente principal de los compuestos biológicos, el carbono se puede encontrar en todos los seres vivos, así como en muchos seres no vivos como los minerales, la atmósfera, los océanos y el interior de la tierra.
Si bien el carbono es un componente esencial para la vida, sólo debido a un equilibrio específico de componentes y condiciones atmosféricos, la vida, tal como la conocemos, puede existir. Por lo tanto, es importante que se mantenga un equilibrio entre la cantidad de carbono almacenado en los sumideros y la cantidad que se emite de diversas fuentes.
Aunque todos los ciclos biogeoquímicos del carbono están vinculados, es más sencillo visualizarlos utilizando dos sistemas.
Ciclos biogeoquímicos rápidos del carbono
En este ciclo, el carbono inorgánico, que está presente en la atmósfera como CO 2, es capturado por los autótrofos. Suelen ser organismos fotosintetizadores como plantas, bacterias y algas.
Durante la fotosíntesis, el carbono se convierte en compuestos orgánicos como la glucosa, que se almacenan dentro de los cuerpos de estos organismos. Este carbono puede almacenarse durante muchos cientos de años dentro de los cuerpos de las plantas en áreas como las selvas tropicales.
Cuando los compuestos orgánicos son consumidos por los heterótrofos, pasan a través de la red trófica, donde se descomponen en sustancias útiles mediante la respiración celular. La respiración celular produce CO 2, que se libera nuevamente a la atmósfera.
El océano es el segundo sumidero de carbono más grande. Además del carbono inorgánico disuelto que se almacena en profundidad, la capa superficial contiene grandes cantidades de carbono disuelto que se intercambia rápidamente con la atmósfera.
Ciclos biogeoquímicos de carbono a largo plazo
El almacenamiento de carbono a largo plazo se produce durante miles o millones de años y es importante para mantener estables los niveles de carbono atmosférico.
Cuando un organismo muere, los descomponedores descomponen el carbono almacenado en su cuerpo en CO 2 y otras sustancias orgánicas. Si bien parte de este carbono se libera a la atmósfera, una gran parte permanece secuestrada en el suelo. A través de este proceso, los suelos se convierten en importantes depósitos de almacenamiento de carbono.
El sumidero de carbono más grande es la litosfera (las rocas de la tierra). Gran parte del carbono de la tierra se almacenó dentro de las rocas cuando se formó la tierra, sin embargo, también se cicla continuamente a través del ciclo biogeoquímico de la biosfera. El carbonato de calcio (CaCO 3 ), que forma las conchas de los organismos marinos, forma piedra caliza cuando se acumula en el fondo del océano. Este es uno de los reservorios de carbono más grandes del mundo.
Los combustibles fósiles también contienen grandes cantidades de carbono; estos se forman a partir de restos de plantas y animales que vivieron hace millones de años. Bajo condiciones específicas, el carbono dentro de sus cuerpos fue presurizado y ‘cocinado’ para formar hidrocarburos. Hoy esto se encuentra en forma de petróleo crudo, carbón y gas natural.
Impactos humanos en el ciclo biogeoquímico del carbono
Los seres humanos están teniendo un impacto drástico en el ciclo natural del carbono en la atmósfera y en los océanos.
Los combustibles fósiles, que han almacenado grandes cantidades de carbono durante millones de años, se están quemando a un ritmo demasiado rápido para que se devuelva a los sumideros de carbono. En cambio, se libera a la atmósfera como dióxido de carbono y metano (CO), lo que evita que el calor se escape a la atmósfera, lo que produce el efecto invernadero.
Además, entre otras prácticas disruptivas, la deforestación está liberando carbono almacenado dentro de la materia vegetal y está reduciendo la cantidad de plantas disponibles para capturarlo; esto es especialmente cierto en las selvas tropicales y las turberas.
La interferencia antinatural con este delicado ciclo biogeoquímico por parte de los humanos podría tener graves consecuencias para nuestro planeta.
Términos de biología relacionados
- El ciclo del nitrógeno: el ciclo biogeoquímico a través del cual el nitrógeno se transfiere a través de los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema.
- El ciclo de la energía: el ciclo que describe la transferencia de energía del sol, a través de organismos fotosintéticos, a los heterótrofos y se retira en forma de calor.
- Elementos: una sustancia, que generalmente se presenta de forma natural, que no se puede descomponer en sus componentes atómicos simples.
- Factores abióticos: las partes no vivas de un ecosistema que afectan los factores bióticos, por ejemplo, la temperatura, la luz y los nutrientes.
