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La vida en el planeta Tierra es posible gracias a un conjunto de elementos químicos y moléculas que rigen los procesos metabólicos, a través de los que se hace factible el crecimiento y desarrollo. Existen aproximadamente 40 de estos elementos fundamentales, los cuales se encuentran en equilibrio constante en el ecosistema, formando lo que se conoce como ciclos biogeoquímicos, los cuales corresponden al tema que se desarrolla en el presente artículo.
Definición e importancia de los ciclos biogeoquímicos
La palabra ciclo, proviene del griego “kýklos” cuya traducción es círculo, ya que el término hace alusión a un conjunto de fenómenos o acontecimientos que se repiten de manera periódica y constante, siguiendo un orden cronológico determinado. Por lo tanto, los ciclos biogeoquímicos son aquellos recorridos que realizan los elementos químicos que transcurren de forma secuencial entre el medio exterior hasta los organismos vivos y de éstos nuevamente al entorno, es decir, involucran tanto la parte abiótica como biótica del globo.
En la zona biótica de los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran en pocas cantidades, además que su flujo es rápido, mientras que la abiótica, se caracteriza por lo contrario, se presentan en grandes cantidades, con un flujo lento y largos periodos de estancia.
Los ciclos biogeoquímicos implican transformación de materia que vuelve a su estado inicial, ya que la materia inorgánica que se encuentra en el entorno, bien sea en agua (hidrosfera), aire (atmósfera) o suelo (litosfera) es incorporada al cuerpo de los diferentes tipos de seres vivos, y pasan de unos a otros a través de los procesos alimenticios que son reflejados en las cadenas tróficas, donde es modificada por medio del metabolismo en materia orgánica (como proteínas, grasas, azúcares, ácidos nucleicos), que posteriormente puede ser revertida al medio como inorgánica, comenzando nuevamente el evento cíclico.
Estos procesos que involucran transformación de materia inorgánica en orgánica, y viceversa, constituyen la base fundamental de la vida y del equilibro del planeta, de allí, la importancia de los ciclos biogeoquímicos, ya que el continuo flujo garantiza que todos los elementos se encuentran disponibles para ser utilizados constantemente por los organismos permitiendo su desarrollo y supervivencia.
Los ciclos biogeoquímicos son muy diversos y ocurren de forma heterogénea en cada ecosistema, en base a las condiciones climáticas y geográficas propias de cada uno.
Términos relacionados
A continuación algunos términos utilizados que están relacionados con los ciclos biogeoquímicos:
Pool biogeoquímico: Los elementos químicos se encuentran repartidos en la naturaleza de una forma heterogénea en los diferentes componentes de un ecosistema, denominándose pool biogeoquímico a la cantidad de un elemento químico que se encuentra en un componente determinado del ecosistema, bien sea biótico (vivo) o abiótico (no vivo).
Cantidad de flujo o transferencia: debido a que los diferentes tipos de elementos químicos no permanecen fijos o inmóviles en un componente, sino que fluyen de una forma constante de un pool a otro, la cantidad de flujo o transferencia se refiere a su movilización. Ésta es cuantificable y se expresa en cantidades de un elemento determinado por unidad de tiempo.
Existen diferentes mecanismos por medio de los cuales esta materia o elemento puede ser movilizada, estos son: los desplazamientos de masas de aire, las corrientes marinas y mareas, el flujo de los ríos, procesos geológicos, precipitaciones, las surgencias, la migración animal, las cadenas alimentarias y los diferentes acontecimientos que involucran dispersión biótica (como esporas, semillas, polen, quistes, foresia, entre otros).
Acumulación biológica: es el estancamiento en un pool de un elemento químico determinado y que no puede ser transferido o movilizado.
Clasificación
Estos ciclos pueden subdividirse en base a la localización de sus elementos en ciclos atmosféricos, o también denominados globales y los sedimentarios o locales. Los primeros como su nombre lo indica son compuestos que en alguna etapa o fase del ciclo son gaseosos, formando parte de la atmósfera de la Tierra, como el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. Por su parte, los últimos se encuentran en la litosfera, más no poseen estado gaseoso, como el fósforo, potasio, calcio, magnesio, entre otros.
Ciclos biogeoquímicos más relevantes
De todos los elementos químicos importantes e indispensables para el desarrollo de la vida, los que se localizan más cuantiosamente en los organismos son el carbono (C), el nitrógeno (N) y el fósforo (P).
El carbono constituye un componente integral de todos los seres, ya que forma parte de los compuestos orgánicos, además de sustratos que funcionan en el almacenamiento de energía, también se localiza como materia de naturaleza inorgánica, bien sea como carbonatos o bicarbonatos y en la atmósfera constituyendo algunos de sus gases, así como en la litosfera en los depósitos rocosos y restos fósiles.
El nitrógeno es otro elemento químico estructural de los seres vivos, al formar parte de los compuestos proteicos o de los ácidos nucleicos que portan la información genética, además de localizarse en la atmósfera y el suelo.
El fósforo es necesario para las rutas metabólicas, ya que forma parte importante de las moléculas que funcionan como almacenamiento y transporte energético, así como integrante de las membranas celulares y es especialmente necesario para las plantas durante su fotosíntesis; en el amiente se ubica como mineral de la corteza terrestre.
Otros ciclos biogeoquímicos indispensables para la vida son el del oxígeno (O), el agua (H2O) y el del azufre (S).
El oxígeno corresponde un elemento atmosférico, que además es valioso para muchos organismos tanto terrestres como acuáticos.
El agua es una molécula constituyente esencial del globo terráqueo, aparte de ubicarse en los diferentes ecosistemas, representa el líquido vital de los seres vivos.
El azufre es un componente habitual de rocas y de los individuos al formar parte de los compuestos proteicos, también se encuentra en estado gaseoso.
Los ciclos biogeoquímicos y el impacto del hombre
En las últimas décadas, debido a la industrialización, el incremento poblacional del hombre, el cuantioso uso de combustibles fósiles, la deforestación, la agricultura y ganadería intensiva, entre otras actividades antropogénicas, se ha producido un desequilibrio en los elementos de los ciclos biogeoquímicos, que puede tener consecuencias en el correcto funcionamiento y dinamismo de los ecosistemas. Este desequilibrio es cuantificable en la naturaleza, a través por ejemplo de las mediciones de las concentraciones atmosféricas de CO2 en años recientes, o incrementos en las deposiciones de N, entre otros eventos, que generan efectos ecológicos negativos, así como climáticos y económicos.
Autores consultados:
- Enrich-Prast, A.; Gaxiola, A.; Lúcia, A.; Durán, J.; Rodríguez, A.; Marrotta, H. (2018).
- Eugerios, A.; Álvarez-Cobela, M.; Montero, E. (2017).
- García, E. (2018).
- Tercero, M. (2016).
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