MODELOS DE DIFERENTES CICLOSCiclo del carbono
El ciclo del carbono son las
transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera. Es un ciclo de gran importancia para la
supervivencia de los seres vivos en nuestro planeta, debido a que de él depende
la producción de materia orgánica que es el alimento básico y fundamental de
todo ser vivo.
El carbono es
un componente esencial para los vegetales y animales. Interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) o de H2CO3 (ácido carbónico), tal como se encuentran en la atmósfera. Forma parte
de compuestos como: la glucosa, carbohidrato fundamental para la realización de procesos como la
respiración y la alimentación de los seres vivos, y del cual se derivan
sucesivamente la mayoría de los demás alimentos.
La vuelta de CO2 a
la atmósfera se hace cuando en la respiración, los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de
la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales
más visibles.
Los productos
finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio
de la fotosíntesis hace posible la vida.
Los vegetales
verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y durante la fotosíntesis
liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable
para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese
mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada
en la fotosíntesis.
En la medida de
que el CO2 es consumido por las plantas, también es remplazado
por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de lamateria orgánica y como
producto final de combustión del petróleo, hulla, gasolina, etc.
Comprende los
intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera. Este ciclo es relativamente rápido,
estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 25 años.
El ciclo del fósforo
El ciclo del fósforo es
un ciclo biogeoquímico que describe el movimiento de este elemento químico en un ecosistema.
Los
seres vivos toman el fósforo (P) en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan
a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales.
Cuando éstos excretan, los descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos.
Una
parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar,
en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano,
el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades
de fosfatos; los restos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a
rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.
El
hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.
El
fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este
recurso no tiene reserva en la atmósfera, su extraccion se ve limitada a los
yacimientos terrestres (la mayor en Marruecos) y la gráfica de su producción
mundial se parece a la de una extraccion petrolera, en forma de campana. Con el
uso actual se proyecta que se estará agotando por el 2051
Ciclo del nitrógeno.
El ciclo del nitrógeno es cada uno
de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento de los seres vivos. Es
uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio
dinámico de composición de la biosfera terrestre.
Los seres vivos
cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El
nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–) es transformado
a grupos aminoácidos (asimilación).
El primer paso en el ciclo es la fijación del nitrógeno de la atmósfera (N2)
a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de
los seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones nitrito (NO2–)
o nitrato (NO3–) (aunque el amonio puede usarse por la
mayoría de los seres vivos, las bacterias del suelo derivan la energía de la oxidación de dicho compuesto a nitrito y últimamente a nitrato), y también su
conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de
nitrógeno (NO2), que reaccionan fácilmente para originar alguna de
las anteriores.
- Fijación abiótica: La fijación natural puede ocurrir por procesos
químicos espontáneos, como la oxidación que se produce por la acción de
los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno
atmosférico.
- Fijación biológica de nitrógeno: Es un fenómeno fundamental que depende de la
habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en
relación a esta habilidad.
- La fijación biológica depende del complejo
enzimático de la nitrogenasa.
El Ciclo del Agua
El ciclo
hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el
agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa
en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de
la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor
de agua).
La cantidad de
agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es
insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación y por
transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
El vapor de agua
es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego de haber
recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da
lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a precipitación.
La precipitación
puede ocurrir en la fase líquida (lluvia)
o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua
precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el
caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del
granizo.
La precipitación
incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie
terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o
por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas
de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).
El agua que
precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta
directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la
superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y
va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra
en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por
evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas.
Tanto el
escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de
agua que desaguan en lagos y en océanos.
La escorrentía
superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de
haber terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento subterráneo,
especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran lentitud
y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la
precipitación que le dio origen.
La energía solar
es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases
líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las
circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de
gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico
es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al
transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la
cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
El ciclo
hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco
sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las
regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación contínua
del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua
por la circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la
transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y
forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen
resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de
las corrientes marinas.
El ciclo
del oxígeno
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El ciclo del oxígeno es la cadena de
reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en
la biosfera terrestre.
Al respirar, los animales y los seres humanos tomamos del aire el oxígeno que
las plantas producen y luego exhalamos gas carbónico. Las plantas, a su vez,
toman el gas carbónico que los animales y los seres humanos exhalamos, para
utilizarlo en el proceso de la fotosíntesis. Plantas, animales y seres humanos
intercambian oxígeno y gas carbónico todo el tiempo, los vuelven a usar y los
reciclan. A esto se le llama el ‘ciclo del oxígeno’.
El
oxígeno molecular presente en la y el disuelto en el agua interviene en muchas
reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno
para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso
de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua,
dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.
El
carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos estén
más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para
dar sulfatos los
hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos.
Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles.
El
oxígeno es ligeramente soluble en agua, disminuyendo su solubilidad con la
temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida
materia bioorgánica dando el dióxido de carbono y agua.
El
dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos;
condiciona las propiedades ácido-base de
los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico
es captado por los océanos quedando
en los fondos marinos como carbonato de calcio. En resumen...el oxigeno
es uno de los componentes abióticos mas importantes de la biosfera
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