CICLO DEL NITROGENO

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

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

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

El amonio (NH₄⁺) y el nitrato (NO₃^-) lo pueden despojar 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 excluido. Esta expulsión 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 quitarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias.

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

Donde hay una abundancia de materia orgánica en el mantillo, en contexto anaerobias, hay otras bacterias que causan desnitrificación, cambiando los compuestos de N en N₂, lo que hace que se malgaste de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera.

A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que faltan y que es factor limitante de la producción de muchos ecosistemas. Usualmente se han acreditado los suelos con nitratos para perfeccionar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco por el proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean presentemente en notables cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización.

CICLO DEL FÓSFORO

El fósforo es un componente fundamental de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO₄^3- y que acumulan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en suministres de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa logra ser fósforo.

Su ahorro fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda utilizable para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es empujado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado precipita al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.

Otra parte es empapada por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como ciertas especies de peces. Cuando estos peces son consumidos por aves que tienen sus nidos en tierra, reintegran parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.

Es el primordial factor limitante en los ambientes acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, impulsando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de África y América del Sur y distintas.

Con los compuestos de fósforo que se acumulan directamente de los grandes almacenes atesorados en algunas partes de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en conjuntos inmoderados, ocasionándose dificultades de eutrofización.

CICLO DEL CARBONO

El carbono es elemento básico en la formación de las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, pues todas las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos vinculados entre sí.

La reserva esencial de carbono, en moléculas de CO₂ que los seres vivos puedan asemejar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año alrededor de un 5% de estas guardadas de CO₂, se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se rejuvenece en la atmósfera cada 20 años.

La vuelta de CO₂ a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos oxidan los alimentos causando CO₂. En el conjunto de la biosfera la parte mayor de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como lograría parecer, los animales más perceptibles.

Los seres vivos acuáticos quitan el CO₂ del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy principal a la de otros gases, como el O₂ o el N₂, porque reacciona con el agua creando ácido carbónico. En los ecosistemas marinos ciertos organismos cambian parte del CO₂ que toman en CaCO₃ que necesitan para formar sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso de los arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus cubiertas se depositan en el fondo formando rocas lodosas calizas en el que el C queda aislado del ciclo durante miles y millones de años. Este C volverá perezosamente al ciclo cuando se van diluyendo las rocas.

El petrólio, carbón y la materia orgánica amontonados en el suelo son secuela de épocas en las que se ha reintegrado menos CO₂ a la atmósfera del que se arrebataba. Así surgió el O₂ en la atmósfera. Si hoy gastáramos todos los combustibles fósiles acumulados, el O₂ desaparecería de la atmósfera. Como notaremos el ritmo progresivo al que estamos reintegrando CO₂ a la atmósfera, por la actividad humana, es motivo de intranquilidad con relación al nivel de infecto invernadero que puede estar incitando, con el cambio climático consiguiente.

CICLO DEL AGUA

El agua puede estar en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están siempre en cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. En cambio, la cantidad total de agua en el planeta no varía. La circulación y mantenimiento de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua.

Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. Al principio, era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes en actividad. El magma, cargado de gases con vapor de agua, salió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó de nuevo al suelo como lluvia.

El ciclo del agua comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se sube, el aire mojado se enfría y el vapor se cambia en agua: es la condensación. Las gotas se reúnen haciendo una nube. Después, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como granizo o nieve. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia.

Una parte del agua que obtiene a la tierra será aprovechada por los seres vivientes; otra parte escurrirá por el terreno hasta que llegue a un río, un lago o el océano. Fenómeno que se denomina escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, haciendo capas de agua subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua nuevamente volverá a la atmósfera, debida principalmente a la evaporación.

Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro. La transpiración de las plantas es el otro proceso de purificación del agua

Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a través de los troncos o tallos, trasladándose consigo a los elementos que necesita la planta para nutrirse. Al llegar a las flores y hojas, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Y se llama transpiración.