Flujo de energía y procesos biogeoquímicos
El sol aparte de ser el centro del equilibrio gravitacional de nuestro planeta también es la fuente externa de energía de la tierra.
Tercer principio de la naturaleza: La tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía.
De la energía que nos proporciona el sol 10% es radiación ultravioleta, 45% luz visible y 45% radiación infrarroja, esta ultima es la fuente de energía de los procesos biológicos y físicos.
La energía empieza saliendo del sol y llega a la tierra alrededor de siete u ocho minutos después. Una vez aquí el 34% es reflejado por las nubes, sustancias químicas y polvo suspendido, 42% calienta la atmosfera y la superficie del planeta, 22% evapora el agua , 1% genera vientos y el 1% restante es usado por plantas.
Flujo de energía en la cadena trófica
Ciclos BIOGEOQUÍMICOS
El cuarto principio establece que la Tierra es un sistema cerrado con respecto al flujo de materia. Lo cual denota que las sustancias químicas son cicladas a través de complejas vías entre los subsistemas físico y biológico y convertidas en formas útiles (nutrientes o nutrimentos) por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos que en conjunto son llamados ciclos biogeoquímicos
La importancia de los ciclos biogeoquímicos es que al ciclar las sustancias las renuevan, purifican y conservan y definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas. hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos interconectados: gaseoso, sedimentario e hidrológico.
Flujo de Materia
El ciclaje de sustancias químicas, se inicia con la incorporación de los compuestos químicos inorgánicos de la atmósfera y del suelo a los organismos productores, los cuales elaboran los compuestos orgánicos que necesitan para su mantenimiento mediante la fotosíntesis. A su vez, estos compuestos orgánicos de las plantas son consumidos por los organismos consumidores, y cuando estos organismos productores y consumidores mueren, los organismos desintegradores descomponen los compuestos orgánicos en compuestos inorgánicos simples que se reincorporan a la atmósfera y al suelo, con lo que se cierra el ciclo de las sustancias químicas en la biosfera.
Ciclos gaseosos
En los ciclos gaseosos las sustancias circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. Estos ciclos se caracterizan por una velocidad mayor de reciclado, generalmente de horas a días. Los principales ciclos gaseosos son los del oxígeno, del carbono y del nitrógeno.
Ciclo del Oxigeno
El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. El almacenamiento del carbón orgánico y la liberación del oxígeno (O,) por el proceso de la fotosíntesis es esencial para la vida. Este elemento forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, el oxígeno (O,), surge en la Tierra inmediatamente después de los organismos autótrofos fotosintéticos.
Otra característica fundamental del ciclo del oxígeno, y básica para la existencia de los seres vivos, es su conversión en ozono.
El ciclo de este elemento está estrechamente vinculado al del ciclo del carbono (C) pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), implica también la devolución del oxígeno a la atmósfera, como se ilustra;
6CO2 + 6H20 → energía solar → C6 H12 O, + 602
dióxido de carbono + agua + energía solar → glucosa + oxígeno libre
Mientras que el proceso de respiración produce el efecto contrario;
C6 H12 O6 + 602 → 6CO2 ÷ 6H20 + energía
glucosa + oxígeno → dióxido de carbono + agua + energía liberada
Ciclo del Carbono
El ciclo del carbono involucra las cuatro esferas de la Tierra: la litosfera, la hidrosfera. la atmósfera y la biosfera, en las cuales el carbono es fundamental para la formación de las moléculas de carbohi-dratos, lípidos. proteínas y ácidos nucleicos, dado que todas las moléculas de compuestos orgánicos están formadas por cadenas de átomos de carbono enlazados entre sí.
La principal fuente de carbón orgánico se halla en las plantas fotosintéticas, las cuales constituyen la fuente de fijación del dióxido de carbono (CO.), siendo estos organismos la base del ciclo del carbono. El ciclo de este elemento está estrechamente vinculado al del ciclo del oxígeno (O2).
Ciclo del Nitrogeno
El ciclo del nitrógeno es un proceso biogeoquímico esencial para la vida, que describe la transformación y circulación del nitrógeno a través de la atmósfera, el suelo, los organismos vivos y el agua. Este ciclo asegura que el nitrógeno esté disponible en formas que los seres vivos puedan utilizar, manteniendo el equilibrio de los ecosistemas. consiste en un ciclo de reacciones bioquímicas en las que se combina el nitrógeno atmosférico, se disuelve en la lluvia y se deposita en el suelo, donde es asimilado y metabolizado por animales, plantas, bacterias y hongos, y finalmente regresa a la atmósfera descomposición bacteriana
Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. Su depósito o reservorio es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de gas inerte (N,), constituyendo el 78% de la misma.
Ciclos Sedimentarios
En los ciclos sedimentarios las sustancias químicas o nutrientes circulan entre la corteza terrestre (suelo, rocas y sedimentos de la tierra y del fondo marino), la hidrosfera y los seres vivos. Los nutrientes en estos ciclos generalmente son reciclados a una velocidad demasiado lenta debido a la retención de estos nutrientes por miles o millones de años por las rocas sedimentarias y por no presentar una fase gaseosa. Pertenecen a este tipo de ciclos el fósforo y el azufre.
Ciclo del Fosforo
El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), del ATP y de otras moléculas que tienen PO,'" y que almacenan la energía química. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de 0.2%, aproximadamente y en los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.
Por meteorización (intemperización) de las rocas o por la vulcanización (erupción de cenizas volcánicas) queda disponible para que lo puedan tomar las plantas.
Ciclo del Azufre
El azufre es imprescindible como micronutriente para los seres vivos, ya que forma parte de las proteínas. Los océanos constituyen el depósito más significativo de azufre en forma de sulfato inorgánico en la biosfera. Igualmente, este elemento se encuentra en volúmenes importantes en sedimentos y rocas de la litosfera en forma de minerales de sulfato (CaSO4) y minerales de sulfuro (FeS2).
El ciclo del azufre describe el movimiento del azufre a través de la geosfera y la biosfera. El azufre es liberado de las rocas a través de la intemperie, y luego asimilado por microbios y plantas. Después se pasa por la cadena alimentaria y se asimila por plantas y animales, y se libera cuando se descomponen.
Ciclo Hidrológico
El agua es el componente principal de la materia viva, constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos, en el ser humano, compone tres cuartas partes de nuestros músculos y cerebro y constituye el 83% de la sangre; es esencial para todos los tipos de vida.
El ciclo hidrológico está ligado a los otros ciclos biogeoquímicos, ya que sirve como medio de porte para el movimiento de los nutrientes hacia el interior y exterior de los ecosistemas. El ciclo del agua concentra, purifica y distribuye el abasto finito de agua en la biosfera. Las etapas son:
- Evaporación
- Transpiración
- Condensación
- Precipitación
- Infiltración
- Escorrentía
Regla de sustentabilidad
Los ciclos biogeoquímicos al ciclar las sustancias las renuevan, purifican y conservan, y a su vez definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas.
Con base en esto último, se puede concluir que con el fin de mantener la sustentabilidad de los recursos y productividad de los ecosistemas se debe respetar y cumplir la regla de sustentabilidad, la cual estipula que:
La velocidad de los procesos de reciclado, renovación, purificación, reemplazo y conservación debe ser SIEMPRE MAYOR que la velocidad de los procesos naturales y antropogénicos de consumo, extracción, contaminación, destrucción, degradación, fragmentación y abatimiento (Alfaro, Limón, Martínez, et al., 2007),
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