Como
vimos en la parte 4, los organismos obtienen sus nutrientes
alimentándose de otros organismos llegando así hasta los productores
(en su mayoría fotosintéticos) que recolectan y almacenan energía
química de alta calidad en los enlaces químicos. Como dijimos, estos
productores fotosintéticos utilizan el sol para sintetizar los
componentes inorgánicos en nutrientes orgánicas, por lo tanto, el
sol es la fuente de energía que sostiene el planeta.
El
sol, que es una bola de fuego compuesta principalmente por los gases
hidrógeno (72%) y helio (28%), que alumbra y calienta al planeta,
suministra la energía a los productores fotosintéticos, activa los
ciclamientos de las materias y mantiene el agua de manera constante
del planeta en sus diferentes estados (líquido, sólido y gaseoso).
El sol
emite enormes cantidades de energía de alta calidad y el planeta
Tierra solo recibe una mil millonésima parte de dicha energía. Gran
parte de dicha energía es reflejada o absorbida en la atmósfera,
esto evita que llegue a la superficie terrestre la mayoría de los
nocivos rayos cósmicos, rayos x, rayos gama y la radiación ionizante
ultravioleta.
Aproximadamente el 34% de la energía solar que llega a la troposfera
es reflejada inmediatamente al espacio por las nubes, sustancias
químicas, polvo, por la superficie terrestre de tierra y del agua.
El 66% restante calienta la troposfera y la tierra, evapora las
aguas y cicla a través de la ecosfera y genera vientos. La mayor
parte de ese 66% de radiación solar no reflejada se degrada en
radiación infrarroja de baja calidad (el calor). Existen gases
atrapadores de dicha radiación como es el vapor de agua, ozono,
metano, dióxido de carbono y oxido nitroso presentes en la
troposfera que regulan la intensidad de dicha radiación y su
liberación al espacio.
Aquí
surge el conocido efecto invernadero provocado por las actividades
humanas, las cuales liberan grandes cantidades de dichos gases que
quedan en la troposfera evitando que la radiación infrarroja se
libere al espacio provocando mayor calor en el planeta.
Como
vimos en los temas anteriores, los organismos requieren de
nutrientes para sobrevivir. Es nutriente cualquier elemento
necesario por parte del organismo para vivir, crecer y reproducirse.
Los elementos cuando son requeridos en grandes cantidades son
denominados macronutrientes, ejemplo de esto es el carbono, oxígeno,
hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio.
Estos elementos y sus compuestos constituyen cerca del 95% de la
masa de todos los organismos. Existen otros elementos requeridos,
denominados micronutrientes, ejemplo de esto es el hierro, cobre,
zinc, cloro y yodo.
A
través de estos ciclos biogeoquímicos (biológicos, geológicos y
químicos), las sustancias químicas esenciales para la vida
(nutrientes) se mueven desde el ambiente a los organismos y de
regreso al ambiente dirigido por la energía solar.
Existen tres tipos de ciclos biogeoquímicos interconectados:
ciclos gaseosos (los nutrientes circulan entre la atmósfera y
los organismos vivos, generalmente en lapsos cortos. Ejemplo: ciclo
del carbono, oxígeno y nitrógeno.), ciclos sedimentarios (los
nutrientes circulan principalmente entre la corteza terrestre y los
organismos vivos en tiempos prolongados. Ejemplo: ciclo del fósforo)
y ciclos hidrológicos (el agua circula entre los océanos, el
aire, la tierra y los organismos vivos). A continuación,
detallaremos algunos de estos ciclos.
Ciclo del
carbono:
El
carbono es el elemento básico de los carbohidratos, grasa,
proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos orgánicos. Este ciclo
se basa en el gas dióxido de carbono disuelto en la atmósfera y en
el agua.
Los
productores recolectan el dióxido de carbono y usan la fotosíntesis
para convertir el carbono del dióxido de carbono en carbono de
compuestos orgánicos como la glucosa. Con la respiración aeróbica,
los las células de los productores y de los consumidores consumen
oxígeno que degrada la glucosa y otros compuestos orgánicos
nuevamente en dióxido de carbono que vuelve a la atmósfera o al
agua, para ser recolectado nuevamente por los reproductores y
recomenzar el ciclo.
Esta
interacción entre la fotosíntesis en los productores y la
respiración aeróbica de los productores y generadores hacer circular
el carbono en la ecosfera, pero no es la única forma en que el
carbono circula.
Gran
parte del carbono es retenido en las profundidades de la tierra,
mares y océanos durante millones de años en los combustibles fósiles
(petróleo, carbón y gas natural) hasta que es liberado a la
atmósfera como dióxido de carbono cuando es quemado ya sea por una
acción natural (un incendio), erupción de un volcán o por acción de
ser humano como es la utilización diaria de estos combustibles.
En los
mares y océanos también hay carbono, el dióxido de carbono es
soluble en agua y parte de este carbono es removido por los
productores fotosintetizantes acuáticos. En los ambientes marinos,
muchos organismos capturan moléculas de dióxido de carbono soluble
formando carbonato de calcio ligeramente soluble para elaborar
conchas, corales y sus esqueletos. Cuando mueren estos organismos,
las partículas finas de estos elementos caen al fondo del sustrato
tapándose con sedimento quedando ahí durante millones de años. Estas
partículas reingresan muy lentamente, a través de millones de años
al ciclo cuando los sedimentos se van disolviendo y se forme el
dióxido de carbono.
En los
últimos 60 años, la acción del hombre a interferido con el ciclo del
carbono. Con la tala deliberada de árboles (si plantar la suficiente
cantidad para reemplazar la retirada), con degradación de las
praderas salvajes para formar campos de cultivo y con la continua
utilización derrochadora de combustibles de origen fósil (petróleo,
gas natural y carbón) entre otras acciones; el hombre está
sobrecargando el ciclo y fomentando el efecto invernadero al no
poder ciclarse todo el dióxido de carbono que se genera.
Ciclo del
nitrógeno:
Los
organismos requieren de nitrógeno (en varias formas) para sintetizar
proteínas; ácidos nucleicos y otros compuestos. El depósito más
grande existentes de nitrógeno es la troposfera, dado que un 78% de
su volúmenes este gas; no obstante, los organismos multicelulares no
pueden utilizarlo de manera directa.
La
transformación del gas nitrógeno a una forma que pueda ser asimilada
por los organismos se denomina fijación del nitrógeno.
La
fijación del nitrógeno se efectúa a través de algunas bacterias,
como las cianobacterias, en el suelo y en el agua, también a través
de las bacterias rhuzobium que viven en los nódulos de las plantas
leguminosas.
La
iluminación tiene un papel muy importante transformando el gas
nitrógeno junto con el oxígeno suelto en la atmósfera en óxido
nítrico. Parte de este gas en combinación con el oxigeno se
convierte en dióxido de nitrógeno; los gases reaccionan con el vapor
de agua de la atmósfera siendo convertidos en iones nitrato que
vuelven a la Tierra como ácido nítrico en las precipitaciones y como
partículas sólidas de nitrato.
Los
vegetales capturan y transforman los iones nitrato y amonio del agua
del suelo en proteína, DNA y otros compuestos orgánicos que
contienen nitrógeno. Los consumidores obtienen el nitrógeno
alimentándose de vegetales y de otros consumidores que se alimenten
de vegetales.
Posteriormente, bacterias degradadoras especializadas convierten los
compuestos orgánicos que contienen nitrógeno como los desechos y
organismos muertos en compuestos inorgánicos simples como el gas
amoniaco y sales solubles en el agua que contienen iones amonio.
Luego, bacterias degradadores transforman estas formas inorgánicas
de nitrógeno en iones nitrito (NO2) y otras bacterias en iones
nitratos en el suelo y finalmente en gas nitrógeno que es liberado
al ambiente para comenzar nuevamente el ciclo. Cabe mencionar que
estos iones son solubles en agua, es más, muchas plantas flotantes
se nutren de grandes cantidades de estos iones, por ejemplo la
salvinia, la lemna minor y el camalote. Estas plantas acuáticas
flotantes consumen grandes cantidades de iones nitrato e iones
amonia y son utilizadas como medio filtrante no solo de manera
natural, también están siendo utilizados para filtrar estanques con
líquidos de desagües, también se está utilizando estas plantas y
otras similares para filtrar arroyos y ríos contaminados.
El
hombre está interfiriendo en este ciclo a través de la quema de
combustibles que liberan al ambiente óxido nítrico que combinado con
el oxígeno de la atmósfera forma como detallamos el dióxido de
nitrógeno que puede reaccionar con el vapor de agua en ácido nítrico
que toca la superficie de la tierra a través de las lluvias. Este
ácido es uno de los componentes de la denomina lluvia ácida.
Ciclo del
fósforo:
El
fósforo (en forma de ciertos iones fosfato) es un nutriente para
plantas y animales. En este ciclo sedimentario, el fósforo se mueve
lentamente a través de los depósitos de fosfato de la tierra y en
los sedimentos de los océanos y mares a los organismos vivos y luego
de regreso a la tierra y océanos. El fósforo liberado por la erosión
de suelos y rocas, es depositado a través del agua en los sustratos
y son capturados por las raíces de los vegetales.
Dado
que el fósforo es poco soluble en agua, es un factor limitante para
el crecimiento de vegetales. Los animales adquieren el fósforo
necesario alimentándose de vegetales y de otros animales que se
hayan alimentado de vegetales.
La
mano del hombre altera el ciclo del fósforo extrayendo gran cantidad
de fosfato para nutrir suelos para el cultivo. Otra manera en que
interviene el hombre es en el agua a través del escurrimiento del
suelo tratado con fertilizantes, con desagües urbanos y animales. El
exceso de fósforo al igual que los iones nitrato y amonio en
combinación con el sol provoca una explosión de algas unicelulares y
crecimiento desmedido de plantas silvestres acuáticas, alterando el
medio acuático (una de las principales alternaciones es la baja en
la concentración de oxígeno disuelto en el agua).
Ciclo del
azufre:
El
azufre está en la atmósfera a través de: sulfuro de hidrogeno
(gas incoloro y altamente venenoso; proviene de los volcanes activos
y de la descomposición de materia orgánica de pantanas y llanuras
cubiertas por las mareas), dióxido de azufre (gas incoloro
proveniente de los volcanes activos) y partículas de sulfatos
(como el sulfato de amonio de la aspersión marina).
Cerca
del 99% de dióxido de azufre que es liberado al ambiente es
provocado por las actividades humanas. Dos tercios de la emisión es
provocada por la combustión de los combustibles fósiles para
producir energía eléctrica, el tercio restante es liberado al
ambiente en el proceso de refinamiento del petróleo y de la
fundición de compuestos azufrosos de minerales metálicos en metales
libre como el cobre, zinc y plomo.
La
participación humana es muy evidente, el dióxido de azufre en
combinación con el oxigeno de la atmósfera forman trióxido de
azufre, el cual reacciona con el vapor de agua para producir ácido
sulfúrico que se precipita a la superficie con la lluvia. Este ácido
es otra parte importante de la conocida lluvia ácida.
Ciclo
hidrológico:
o ciclo del agua, colecta, purifica y distribuye el agua a todo el
planeta.
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En
este ciclo, existen 5 procesos elementales: evaporación
(conversión del agua liquida en vapor acuoso), condensación
(conversión del vapor acuoso en agua líquida), transpiración
(proceso por el cual el agua es absorbida por los sistemas de
raíces de las plantas y pasa a través de los poros de sus hojas
para evaporarse luego en la atmósfera), precipitación
(lluvia, granizo, nieve) y escurrimiento (paso del agua
hasta llegar al mar). |
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La
energía solar y la gravedad son los motores de estos procesos. La
energía solar evapora el agua de los mares, arroyos, ríos, lagos y
vegetación hacia la atmósfera. Los vientos transporta el vapor de
agua a diferentes partes del mundo. Cuando el vapor de agua llega a
zonas con menor intensidad de energía solar (menor frío) el vapor de
agua se condensa formando nubes, cuando las nubes son lo
suficientemente pesadas se precipita el agua en estado líquido. La
lluvia cae en diferentes parte, glaciares, suelo, mares, ríos, etc.
El agua que cae a la tierra, arroyos y ríos es escurrida hasta los
mares donde comienza nuevamente el ciclo hidrológico.
Este
ciclo no está al margen o separado de los otros ciclos que hemos
mencionado, el flujo de agua sirve en muchos casos como transporte
de diferentes sustancias químicas. A su vez, el agua sirve como
elemento para disminuir la concentración de dichas sustancias
químicas. Varios nutrientes que son solubles en agua son
transportadas al suelo a través de ella para transformarse en
nutrientes de organismos vivos como vegetales que los absorben a
través de sus raíces.
Una
manera en la que interviene el hombre en este ciclo retirando
grandes cantidades de agua dulce de ríos, lagos y canales freáticos
de manera más rápido de lo que tardan en renovarse.
La
interacción de dos o más especies en un mismo ecosistema se lleva a
cabo por sus actividades en común o requerimientos como puede ser el
alimento, espacio, luz solar, etc. Existen cinco tipos de
interacción de especies: competición, depredación, parasitismo,
mutualismo y comensalismo.
1. Competición:
es la lucha de dos o más especies por recursos
necesarios para sobrevivir, crecer y reproducirse. Dichos recursos
pueden ser agua, luz, alimento, espacio, etc. Esta interacción se
debe a que un mismo ecosistema no puede existir infinitamente
recursos para todos los organismos (principio de exclusión
competitiva). Una manera en que una especie desplaza a otra es
mediante su reproducción introduciendo en el ecosistema mayor
cantidad de organismos jóvenes. Otro modo empleado es la
repartición de los recursos, en la cual dos especies con
requerimientos similares utilizan dichos recursos limitados en
tiempos, formas o lugares distintos dentro del mismo ecosistema.
Ejemplo de esto son los halcones y los búhos, ambos se alimentan de
las misma presas, pero las halcones se nutren de día y los búhos de
noche.
2. Comensalismo:
en este tipo de interacción, una especie se beneficia de otra pero
sin que esta última sea perjudicada.
3. Mutualismo:
en este tipo de interacción, dos especies que interactúan se
benefician mutuamente sin perjudicarse manera alguna. Ejemplo de
esto son los pájaros cuando acicalan el lomo de los caballos. Los
pájaros comen los parásitos y otros insectos que se encuentran en la
superficie del lomo del caballo, de esa manera el pájaro se alimenta
y el caballo también se beneficia dado que se libra de la
posibilidad de una infección provocada por las heridas abiertas
provocadas por los parásitos.
4. Depredación:
en este tipo de interacción, un organismo de una especie denominada
depredador se alimenta de partes o del todo de otro organismo de
otra especie denominada presa. En este tipo de relación, el vínculo
es depredador - presa. A su vez, la presa puede ser depredador de
otro organismo de otra especie como también una presa puede serlo de
varios otros organismos. Ejemplo de esto es la gacela (presa) que es
alimento del tigre (depredador).
5. Parasitismo:
este tipo de interacción puede denominarse que está dentro de la
depredación dado que también hay presa y depredador. En este caso,
un parásito se hospeda en un organismo de otra especie y se nutre de
su hospedado. En esta interacción, el parásito puede llegar a matar
a su huésped dado que lo debilita lentamente. A su vez, no siempre
se utiliza el mismo huésped. Ejemplo de esto son las pulgas de los
perros. La pulga se aloja en la superficie del perro (huésped) y se
va nutriendo de la sangre del perro con lo que va debilitando
lentamente al perro llegando al extremo de matarlo
