El ciclo de los nutrientes es uno de los procesos más importantes que ocurren en un ecosistema. El ciclo de los nutrientes describe el uso, el movimiento y el reciclaje de los nutrientes en el medio ambiente. Elementos valiosos como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el fósforo y el nitrógeno son esenciales para la vida y deben reciclarse para que los organismos puedan existir. Los ciclos de los nutrientes incluyen componentes vivos y no vivos e implican procesos biológicos, geológicos y químicos. Por esta razón, estos circuitos de nutrientes se conocen como ciclos biogeoquímicos.
Los ciclos biogeoquímicos pueden clasificarse en dos tipos principales: ciclos globales y ciclos locales. Elementos como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno se reciclan a través de entornos abióticos, como la atmósfera, el agua y el suelo. Dado que la atmósfera es el principal medio abiótico del que se recogen estos elementos, sus ciclos son de carácter global. Estos elementos pueden recorrer grandes distancias antes de ser absorbidos por los organismos biológicos. El suelo es el principal entorno abiótico para el reciclaje de elementos como el fósforo, el calcio y el potasio. Por ello, su movimiento se produce normalmente en una región local.
Tabla de contenidos
Ciclo del carbono
El carbono es esencial para toda la vida, ya que es el principal constituyente de los organismos vivos. Sirve como componente de la columna vertebral de todos los polímeros orgánicos, incluidos los carbohidratos, las proteínas y los lípidos. Los compuestos de carbono, como el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4), circulan por la atmósfera e influyen en los climas globales. El carbono circula entre los componentes vivos y no vivos del ecosistema principalmente a través de los procesos de fotosíntesis y respiración. Las plantas y otros organismos fotosintéticos obtienen el CO2 de su entorno y lo utilizan para construir materiales biológicos. Las plantas, los animales y los descomponedores (bacterias y hongos) devuelven el CO2 a la atmósfera mediante la respiración. El movimiento del carbono a través de los componentes bióticos del medio ambiente se conoce como ciclo rápido del carbono. El carbono tarda mucho menos tiempo en moverse a través de los elementos bióticos del ciclo que el que tarda en moverse a través de los elementos abióticos. El carbono puede tardar hasta 200 millones de años en moverse a través de elementos abióticos como las rocas, el suelo y los océanos. Por ello, esta circulación del carbono se conoce como el ciclo lento del carbono.
Etapas del ciclo del carbono
- El CO2 es extraído de la atmósfera por los organismos fotosintéticos (plantas, cianobacterias, etc.) y utilizado para generar moléculas orgánicas y construir masa biológica.
- Los animales consumen los organismos fotosintéticos y adquieren el carbono almacenado en los productores.
- El CO2 se devuelve a la atmósfera mediante la respiración en todos los organismos vivos.
- Los descomponedores descomponen la materia orgánica muerta y en descomposición y liberan CO2.
- Alguno de los CO2 se devuelve a la atmósfera a través de la quema de materia orgánica (incendios forestales).
- El CO2 atrapado en las rocas o en los combustibles fósiles puede volver a la atmósfera a través de la erosión, las erupciones volcánicas o la combustión de combustibles fósiles.
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Se trata de un ciclo de vida que no se puede evitar.
Ciclo del nitrógeno
Al igual que el carbono, el nitrógeno es un componente necesario de las moléculas biológicas. Algunas de estas moléculas son los aminoácidos y los ácidos nucleicos. Aunque el nitrógeno (N2) es abundante en la atmósfera, la mayoría de los organismos vivos no pueden utilizar el nitrógeno en esta forma para sintetizar compuestos orgánicos. El nitrógeno atmosférico debe ser fijado primero, o convertido en amoníaco (NH3) por ciertas bacterias.
Pasos del ciclo del nitrógeno
- El nitrógeno atmosférico (N2) es convertido en amoníaco (NH3) por las bacterias fijadoras de nitrógeno en los entornos acuáticos y del suelo. Estos organismos utilizan el nitrógeno para sintetizar las moléculas biológicas que necesitan para sobrevivir.
- El NH3 se convierte posteriormente en nitrito y nitrato por bacterias conocidas como bacterias nitrificantes.
- Las plantas obtienen el nitrógeno del suelo absorbiendo amonio (NH4-) y nitrato a través de sus raíces. El nitrato y el amonio se utilizan para producir compuestos orgánicos.
- El nitrógeno en su forma orgánica lo obtienen los animales cuando consumen plantas o animales.
- Los descomponedores devuelven el NH3 al suelo al descomponer los residuos sólidos y la materia muerta o en descomposición.
- Las bacterias nitrificantes convierten el NH3 en nitrito y nitrato.
- Las bacterias desnitrificantes convierten el nitrito y el nitrato en N2, devolviendo el N2 a la atmósfera.
Se trata de un ciclo de oxígeno.
Ciclo del oxígeno
El oxígeno es un elemento esencial para los organismos biológicos. La gran mayoría del oxígeno atmosférico (O2) procede de la fotosíntesis. Las plantas y otros organismos fotosintéticos utilizan el CO2, el agua y la energía luminosa para producir glucosa y O2. La glucosa se utiliza para sintetizar moléculas orgánicas, mientras que el O2 se libera a la atmósfera. El oxígeno se elimina de la atmósfera a través de los procesos de descomposición y la respiración en los organismos vivos.
Ciclo del Fósforo
El fósforo es un componente de las moléculas biológicas como el ARN, el ADN, los fosfolípidos y el trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es una molécula de alta energía producida por los procesos de respiración y fermentación celular. En el ciclo del fósforo, éste circula principalmente a través del suelo, las rocas, el agua y los organismos vivos. El fósforo se encuentra orgánicamente en forma de ion fosfato (PO43-). El fósforo se añade al suelo y al agua por la escorrentía resultante de la meteorización de las rocas que contienen fosfatos. El PO43- es absorbido del suelo por las plantas y obtenido por los consumidores mediante el consumo de plantas y otros animales. Los fosfatos se añaden de nuevo al suelo mediante la descomposición. Los fosfatos también pueden quedar atrapados en los sedimentos de los medios acuáticos. Estos sedimentos que contienen fosfatos forman nuevas rocas con el tiempo.