MATERIA Y ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 4º ESO
BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

5. EL CICLO DE LA MATERIA

En los ecosistemas, la materia es reciclada constantemente. Los productores toman del medio dióxido de carbono (CO 2 ), agua (H 2 O), nitratos (NO 3 - ) y fosfatos (PO 4 3- ), de donde obtienen C, H, O, H, S y P. Con estos elementos fabrican moléculas complejas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que circularán por las cadenas tróficas. Finalmente, los descomponedores transformarán de nuevo la materia orgánica compleja en materia mineral, cerrando el ciclo. Todo este proceso es llamado ciclo de la materia.

A. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Los ciclos biogeoquímicos representan los cambios que experimentan los elementos químicos que constituyen los seres vivos en su recorrido cíclico por la biosfera. En ellos participan todos los organismos presentes en los distintos niveles tróficos. Los más importantes son el ciclo del carbono, nitrógeno y fósforo. A1. EL CICLO DEL CARBONO (C) Comienza con la fijación del carbono, es decir, la toma de CO 2  atmosférico por parte de los fotosintetizadores. El carbono del CO 2  es utilizado para fabricar materia orgánica. El carbono así fijado pasará por los diferentes niveles tróficos (consumidores y descomponedores). En cada nivel, parte del carbono será devuelto a la atmósfera como CO 2  mediante la respiración. La madera de los árboles o los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas) pueden retener el carbono millones de años, pero finalmente serán quemados o descompuestos. Los descomponedores cerrarán el ciclo devolviendo el carbono de la materia orgánica a la atmósfera como CO 2 . A2. EL CICLO DEL NITRÓGENO (N) El N forma parte de proteínas y ácidos nucleicos. Es el elemento más abundante de la atmósfera (78%, N 2 ), pero los productores no pueden asimilarlo en forma de gas, por lo que sólo lo obtienen del suelo, en forma de nitratos (NO 3 - ). El ciclo del nitrógeno es el siguiente: Los productores absorben los nitratos del suelo e incorporan el N a la materia orgánica. El N de las moléculas orgánicas circula por las cadenas tróficas. Una parte será devuelto al suelo como amoniaco y otros compuestos nitrogenados en la orina. Los descomponedores liberan el N de las biomoléculas convirtiéndolo en amoniaco, que es devuelto al suelo. Las bacterias nitrificantes transforman el amoniaco en nitratos, cerrando el ciclo. Existen, además, otros dos grupos de bacterias que intervienen en el ciclo del nitrógeno. Las bacterias fijadoras del nitrógeno son capaces de tomar el N 2  atmosférico y convertirlo en nitrato. Las bacterias desnitrificantes realizan el paso contrario: convierten el nitrato otra vez en N 2 . Algunas plantas, como las leguminosas, llevan bacterias fijadoras de nitrógeno en sus raíces. Estas bacterias viven en simbiosis con la planta: proporcionan N al vegetal y obtienen nutrientes. A3. EL CICLO DEL FÓSFORO (P) El P forma parte de proteínas y ácidos nucleicos, así como del esqueleto de muchos animales. Su fuente principal son las rocas fosfatadas. Cuando estas se ven alteradas por la meteorización liberan fosfatos al suelo, de donde los toman los productores. El ciclo del P es el siguiente: Los productores absorben los fosfatos del suelo y los utilizan para fabricar biomoléculas. El P de las biomoléculas circula por las cadenas tróficas. Los descomponedores liberan el P de las biomoléculas, convirtiéndolo en fosfatos que vuelven  al suelo. Parte de los fosfatos son arrastrados por los ríos y llegan al mar, donde las cadenas tróficas marinas los utilizan. Sin embargo, la mayor parte del P acaba en el fondo marino, donde puede permanecer millones de años. Las corrientes marinas pueden arrastrarlo a la superficie, donde es asimilado por las cadenas tróficas. Las aves acuáticas pueden llevar buena parte de este P a tierra mediante sus excrementos, que contienen mucho P y N, que las plantas pueden absorber.

B. IMPACTO HUMANO EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Los seres humanos alteran los ciclos biogeoquímicos de muchas y graves maneras. El ciclo del carbono se ve alterado principalmente por la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural), que arroja gran cantidad de CO 2  a la atmósfera. Dado que este es un gas de efecto invernadero, el resultado es un calentamiento global de la Tierra y un cambio climático  de terribles consecuencias. Los ciclos del P y el N se ven alterados por el uso de fertilizantes artificiales en cantidades masivas para el cultivo. Estos fertilizantes acaban en los ríos, que los llevan a lagos y mares. La presencia de grandes cantidades de N y P en las aguas provoca una alteración de los ecosistemas acuáticos llamada eutrofización. Los fertilizantes que llegan al mar caerán al fondo, donde permanecerán millones de años fuera de sus ciclos.
“Para ir a donde no se sabe hay que ir por donde no se sabe.” San Juan de la Cruz “It must be a strange world not being a scientist, going through life not knowing--or maybe not caring about where the air came from, where the stars at night came from or how far they are from us. I WANT TO KNOW” Michio Kaku