CICLOS DEL CARBONO, NITRÓGENO Y AGUA
Los elementos químicos, incluidos todos los elementos esenciales que forman el protoplasma celular, tienden a circular en la Tierra (por vías características), del ambiente a los organismos, y de éstos otra vez al ambiente.
Estas vías más o menos circulares se conocen con el nombre de ciclos biogeoquímicos.
Ciclo del carbono
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera debe ser constante, de aquí la existencia de algunos mecanismos para reintegrar este compuesto al aire atmosférico.
El carbono es de vital importancia en la transformación de las sustancias inorgánicas y orgánicas durante los procesos de fotosíntesis y respiración, que reintegran oxígeno, además de carbono, a la atmósfera. Ese intercambio de sustancias forma lo que se conoce como ciclo del carbono.
En este ciclo, la planta toma de la atmósfera dióxido de carbono (CO2) con el cual, mediante la fotosíntesis, puede transformar los compuestos inorgánicos, como las sales minerales, y los compuestos orgánicos, como el almidón.
Estos compuestos orgánicos son utilizados por la misma planta para su supervivencia y, además, sirven como alimento para los animales.
Las plantas y los animales al respirar liberan a la atmósfera dióxido de carbono, que es un repuesto que usarán las plantas al realizar la fotosíntesis.
También al quemar leña, carbón o aceite se produce dióxido de carbono como sustancia de desecho, que se incorpora a la atmósfera.
La descomposición de la materia orgánica, cadáveres de plantas y animales, también provee al medio de carbono.
Todos estos factores contribuyen a que las concentraciones de dióxido de carbono sean siempre constantes. Sin embargo, actualmente debido a la contaminación atmosférica se están incrementando los niveles de CO2 (dióxido de carbono) y pueden afectar la estabilidad de los ecosistemas en un futuro.
Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es utilizado por los organismos vivos para la formación de proteínas, que son primordiales para la construcción de los tejidos. Se encuentra en la naturaleza en estado gaseoso y en el suelo, en sales minerales (nitrato de sodio, nitrato de calcio, por ejemplo).
En la atmósfera el nitrógeno es el elemento que se encuentra en mayor proporción, constituyendo 78% de la mezcla llamada aire; sin embargo, los organismos vegetales y animales no aprovechan el nitrógeno directamente de la atmósfera, éste tiene que encontrarse en forma de nitritos y nitratos.
La transformación del nitrógeno atmosférico en compuestos aprovechables constituye el primer paso del ciclo del nitrógeno. A este proceso se le llama fijación del nitrógeno
La fijación del nitrógeno se realiza debido a algunas bacterias que se encuentran asociadas a las raíces de plantas leguminosas, como el frijol y el chícharo. Estas bacterias fijadoras de nitrógeno, principalmente llamadas Rhizobium, absorben el nitrógeno atmosférico y lo transforman en NH4+ (iones amonio), que puede ser asimilado por las plantas. Otras bacterias fijan el nitrógeno como nitritos y nitratos, que son asimilados por las plantas que no realizan simbiosis con bacterias.
El ciclo continúa cuando estos nitritos y nitratos son utilizados por los vegetales para la formación de proteínas. Los animales se alimentan de los vegetales y también transforman los compuestos nitrogenados en proteínas y otros compuestos orgánicos.
El ciclo se completa con el proceso llamado desnitrificación en el que el nitrógeno se incorpora nuevamente a la atmósfera, debido a la acción de bacterias anaeróbicas (que pueden vivir en ausencia de oxígeno), que actúan sobre desechos animales y vegetales, así como en los organismos muertos, transformando los compuestos de nitrógeno en nitrógeno libre que se reintegra a la atmósfera.
Ciclo del agua
El agua representa un recurso natural muy valioso; el abastecimiento de este líquido en la Tierra depende de los sistemas de retención y purificación de agua de la propia naturaleza.
El agua realiza un gran ciclo en la Tierra llamado ciclo hidrológico, que proporciona a las plantas y a los animales el agua que necesitan para vivir.
El ciclo hidrológico comprende varias fases en las que el agua pasa por sus tres estados físicos, que son el sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, las principales fases del ciclo hidrológico son: evaporación, condensación, precipitación, filtración y escurrimiento, formación de mantos de agua, manantiales y formación de ríos.
Evaporación
El 98% del agua de la Tierra se encuentra contenida en los océanos. La radiación solar y los vientos hacen que se evapore gran cantidad de agua, que pasa a formar parte de la atmósfera; también las plantas, por medio de su transpiración, contribuyen a enriquecer la atmósfera con vapor de agua.
Cuando el aire con vapor de agua entra en contacto con capas de aire más frías, el vapor se condensa en pequeñas gotas que se asientan sobre partículas de polvo suspendidas en la atmósfera, formándose así las nubes.
Precipitación
Al descender la temperatura en la atmósfera, las gotas de agua o hielo que forman las nubes pueden agregarse entre sí e ir creciendo hasta ser tan grandes que caen por su propio peso, precipitándose en forma de lluvia, nieve o granizo.
Filtración y escurrimiento
Cuando cae la lluvia, parte del agua se evapora al llegar a la tierra, el resto, si el suelo es poroso, puede filtrarse, y si el suelo está en declive la mayor parte del agua escurre superficialmente. Pero en las ciudades el asfalto evita la formación de mantos acuíferos, ya que el agua se va al drenaje o se evapora.
Formación de mantos de agua
Una parte del agua que se filtra por el suelo es tomada por las raíces de las plantas y vuelve a la atmósfera por medio de la transpiración de las hojas. El resto del agua que se filtra va descendiendo lentamente hasta llegar a una capa de roca impermeable o no porosa que impide su paso, provocando que se acumule y forme lo que se conoce como manto subterráneo de agua.
Formación de los manantiales
El agua que se acumula en los mantos subterráneos tiende a descender y buscar una salida hasta brotar nuevamente a la superficie en forma de manantiales.
Formación de los ríos
El agua que se queda en la superficie tiende a correr hacia las partes más bajas del suelo, formándose los arroyos que llegan hasta los ríos y éstos, finalmente, van a parar al mar, cerrándose así el ciclo hidrológico.
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