Ciclos

CICLO DEL CARBONO 

Imagen 1. Ciclo del carbono. 

´´El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático. 

El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica (presente en las rocas).

En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.

Suele considerarse que este ciclo está constituido por cuatro reservorios principales de carbono interconectados por rutas de intercambio. Los reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre (que, por lo general, incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo, como el carbono del suelo), los océanos (que incluyen el carbono inorgánico disuelto, los organismos marítimos y la materia no viva), y los sedimentos (que incluyen los combustibles fósiles). Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el fondo activo más grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.

El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas) de carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por ejemplo, atmósfera - biosfera). Un examen del balance de carbono de un fondo o reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan como una fuente o un almacén para el dióxido de carbono.´´ (BioEnciclopedia, 2016)

En el ciclo del carbono encontramos:

La biosfera: La biósfera, es la capa del planeta Tierra en donde se desarrolla la vida. La capa incluye alturas utilizadas por algunas aves en sus vuelos, de hasta diez kilómetros sobre el nivel del mar y las profundidades marinas como la fosa de Puerto Rico de más de 8 kilómetros de profundidad. Sin embargo, estos son los extremos, en general, la capa de la Tierra con vida es delgada, ya que las capas superiores de la atmósfera tienen poco oxígeno y la temperatura es muy baja, mientras que las profundidades de los océanos mayores a 1,000 m son oscuras y frías. De hecho, se ha dicho que la biósfera es como la cáscara de una manzana en relación  a su tamaño.

Imagen 2. La biosfera

La litosfera: La Litosfera es la capa más externa de nuestro planeta tierra y está conformada por la corteza y por una parte del manto, y esta es solida y rigida y la más superficial que existe. Esta aparece fragmentada en capas tectonicas pues es la que forma los continentes y las islas y de donde brota el agua, cubriendo la corteza oceánica, que se introduce debajo de la corteza continental, que es la tierra firme, que se hace más gruesa en las zonas montañosas, que se producen por fallas, o sea movimientos de las placas que componen la litosfera.

Estos movimientos de las placas tectónicas, al chocar, provocan terremotos, pliegues montañosos y volcanes. Estos procesos ocurren en largos períodos de tiempo. Del estudio de las ondas sísmicas se ha podido obtener gran información de lo que sucede en el interior de la Tierra. Para estudiar las ondas sísmicas, la corteza terrestre fue seccionada en dos partes. En la superior se reconocieron rocas del tipo granito, y en la inferior, basálticas, esto referido a la corteza continental; mientras que en la oceánica la capa superior está integrada por sedimentos consolidados con flujos de lava sólida, sobre la que se asientan sedimentos no consolidados.

Imagen 3. Litosfera

La hidrosfera: La hidrosfera es la envoltura de la superficie terrestre formada por todas las aguas de la Tierra: océanos, mares, ríos, lagos, glaciares y aguas subterráneas.

La hidrosfera cubre aproximadamente el 70% de la superficie terrestre, por lo que tiene gran importancia en muchos de los procesos y fenómenos que se producen en el planeta.

Imagen 4. La hidrosfera

La atmósfera: La atmósfera es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Algunos planetas están formados principalmente por gases, por lo que tienen atmósferas muy profundas.

                               Imagen 5. La atmósfera

 

Vídeo 1. Ciclo del Carbono 

      CICLO DEL AGUA 

Imagen 6. Ciclo del agua 

´´El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico, pero para esta explicación asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual se evapora hacia el aire como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve, y se acumula en capas de hielo y en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo y a veces provoca inundaciones. La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra, donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se acumula y almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca subsuperficial saturada), los cuales almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se "encierra"...y comienza nuevamente.´´ (Pérez, 2015)

Vídeo 2. Ciclo del agua 

CICLO DEL NITRÓGENO

Imagen 7. Ciclo del nitrogeno

´´Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. 

Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N₂, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).

Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N₂ del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N₂ en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.

El amonio (NH₄⁺) y el nitrato (NO₃^-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales.

En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias.

Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.

Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N₂, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera. 

Los humanos influyen en el ciclo del nitrógeno y pueden sobrecargarlo. Esto puede ser observado en los cultivos intensivos (que obligan a añadir fertilizantes nitrogenados para fertilizar las tierras) y la tala de árboles, que hacen descender el contenido de nitrógeno de los suelos.

El contrapunto a esta carestía de nitrógeno por exceso de cultivo, se encuentra en las tierras que han sido demasiado fertilizadas; la lixiviación del nitrógeno de estas tierras añaden un extra indeseable a los ecosistemas acuáticos cuando es arrastrado por las aguas fluviales. Este exceso de nitrógeno se agrava con la emisión a la atmósfera del dióxido de nitrógeno de las centrales térmicas y los automóviles; una vez descompuesto en la atmósfera es capaz de reaccionar con otros productos contaminantes, generando el conocido smog fotoquímico, que puede observarse sobre el cielo de muchas grandes ciudades con problemas de contaminación ambiental.´´ (Querelle y Cia Ltda. , 2014)

Etapas del ciclo del nitrogeno

Fijación: a fijación del nitrógeno  puede ocurrir por la acción de los relámpagos o por la actividad de ciertas bacterias, que incorporan el nitrógeno atmosférico a las plantas ( fijación biológica del nitrógeno).Las bacterias convierten el nitrógeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) o nitratos (NO3).


Amonificación: Algunas bacterias utilizan el nitrógeno de los desechos animales, así como las plantas y animales en descomposición, para fabricar sus propias proteínas, liberando al suelo el nitrógeno que no utilizaron en forma de amoniaco (NH3) O amonio (NH4).


Nitrificación: En el suelo, otro grupo de bacterias transforman el amoniaco y el amonio en nitrito (NO2), el que luego es transformado en nitrato (NO-3).


Asimilación: Los vegetales absorben el nitrato del suelo y lo utilizan para fabricar proteínas, las que pasan a los animales a través de la cadena alimentaria.El ciclo se reinicia con los desechos de animales o cuando animales y vegetales mueren.


Desnitrificación: Parte del nitrato presente en el suelo se  pierden en el proceso de desnitrificacion, a través de la cual algunas bacterias transforman el  nitrato el nitrógeno gaseoso y lo liberan a la atmósfera.

Vídeo 3. Ciclo del nitrógeno 

REFERENCIAS.

BioEnciclopedia. (14 de Febrero de 2016). BioEnciclopedia. Obtenido de Ciclo del Carbono: http://www.bioenciclopedia.com/ciclo-del-carbono/

Querelle y Cia Ltda. . (2014). Profesor en linea . Obtenido de Ciclo del nitrogeno: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Ciclo_del_nitrogeno.htm

Pérez, G. (2015). Ciclo Hidrologico .com. Obtenido de Ciclo hidrologico (o del agua): http://www.ciclohidrologico.com/