Ciclo biogeoquímico

Introducción

Hemos visto que el flujo de energía a través de la biosfera es en un solo sentido. La energía radiante del sol es interceptada por la biosfera. Después de pasar a través de las transformaciones que mantienen vivos a los organismos retorna al espacio exterior en forma de calor. De esta manera no hay "ciclo de energía".

La intercepción y utilización de la energía por los organismos vivos depende del almacenamiento de la energía en forma de enlaces químicos y del aprovechamiento de esta energía cuando los enlaces se rompen. La materia viva está hecha a partir de un numero pequeño de átomos diferentes: quizás 25. Algunos de estos átomos abundan en el mundo no viviente. Otros son muy escasos. Sin embargo, en uno y otro caso la vida ha persistido en este planeta a lo largo de un periodo de más de 3000 millones de años, pues existen mecanismos que permiten utilizar estos átomos una y otra vez. Por consiguiente, los átomos de la vida en realidad circulan. La naturaleza de algunos de estos ciclos es ahora objeto de nuestra atención.

Ciclos biogeoquímicos

Cualquier elemento que un organismo necesite para vivir, crecer y reproducirse se llama nutrimento o nutriente. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos químicos, aunque el número y tipos de estos elementos pueden variar con los distintos organismos. En general, tales nutrientes se encuentran en diversos compuestos.

Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan macronutrientes. Son ejemplos: el carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos. Los 30 o más elementos requeridos por los organismos en cantidades pequeñas, o trazas, se llaman micronutrientes. Son ejemplos el hierro, cobre, zinc, cloro y yodo.

La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no ocurren en formas útiles para los organismos que viven en el planeta. Afortunadamente, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes para la vida sobre la tierra, son ciclados continuamente en vías complejas a través de las partes vivas y no vivas de la ecósfera, y convertidas en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.

Este ciclamento de los nutrientes desde el ambiente no vivo (depósitos en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta los organismos vivos, y de regreso al ambiente no vivo, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (literalmente, de la vida (bio) en la tierra (geo), estos ciclos, activados directa o indirectamente por la energía que proviene del Sol, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológicos).

De este modo, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. Por ejemplo, una de las moléculas de oxígeno que usted acaba de inhalar, puede ser una inhalada anteriormente por usted, o su abuela, o por un dinosaurio hace millones de años. En forma semejante, alguno de los átomos de carbono de la piel que cubre su mano derecha puede haber sido parte de la hoja de una planta, la piel de un dinosaurio o de una capa de roca caliza.

Estos elementos circulan a través del aire, el suelo, el agua y los seres vivos.

Gracias a los ciclos biogeoquímicos es posible que los elementos se encuentres disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos la vida se extinguiría.

El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.

Hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos interconectados. En los ciclos gaseosos, los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera (agua) y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, oxígeno y nitrógeno.

En los ciclos sedimentarios, los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo, rocas y sedimentos) la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos, generalmente reciclados mucho más lentamente que en los ciclos atmosféricos, porque los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo tiempo, con frecuencia de miles a millones de años y no tienen una fase gaseosa. El fósforo y el azufre son dos de los 36 elementos reciclados de esta manera.

En el ciclo hidrológico; el agua circula entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos, este ciclo también distribuye el calor solar sobre la superficie del planeta.

Ciclo del carbono

Aunque el carbono es un elemento muy raro en el mundo no viviente de la tierra, representa alrededor del 18% de la materia viva. La capacidad de los átomos de carbono de unirse unos con otros proporciona la base para la diversidad molecular y el tamaño molecular, sin los cuales la vida tal como la conocemos no podría existir.