Ciclo biogeoquímico

Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, sulfuro, fósforo y otros elementos entre los componentes vivientes y no vivientes del ambiente (atmósfera y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición.

Ciclo del carbono

Los productos finales de la combustion son co2, vapor de agua y carbono.El equilibrio en la produccion y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosintesis hace posible la vida. Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el co2 del aire y durante la fotosintesis liveran oxigeno, ademas poducen 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 fotosintesis. En la medida de que el co2 es consumido por las plantas, tambien es remplazado por medio de la respiracion de los seres vivos,por la descomposicion de la materia organica y como producto final de combustion del pretroleo,hulla,gasolina, etc. En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenomenos naturales como los insendios.
El Ciclo del carbono es 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 enlazados entre sí.
Es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica. Se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.

Ciclo del azufre

El azufre forma parte de incontables compuestos orgánicos; algunos de ellos llegan a formar parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Estos organismos lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.
Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de bióxido de azufre SO2, se realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.
La contaminación atmosférica procedente de la actividad humana representa una introducción de este elemento de gran importancia.

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 a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la biosfera.

Efectos

Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–) a grupos amino, reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.
Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).

Ciclo del fósforo

La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN, muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de animales, incluyendo al ser humano. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P"
La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.
El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico, describe el movimiento de este elemento en su circulación en el 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 las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.
De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (PO4H2) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años.
El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.

Ciclo del oxígeno

El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en la biosfera terrestre.

Como se utiliza el agua y la contaminacion de esta.

La agricultura y la ganaderia consumen el 77% del agua en Mexico, alrededor de 6.3 millones de hectareas son de riego.
luego esta el consumo municipal y domestico con 13%; y la industria al final con un 10%.



El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino más bien nociva.

¿Qué contamina el agua?
Agentes patógenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran al agua provenientes de desechos orgánicos.
Desechos que requieren oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del agua, matando así las formas de vida acuáticas.
Sustancias químicas inorgánicas.- Acidos, compuestos de metales tóxicos (Mercurio, Plomo), envenenan el agua.

Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).
Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo, plásticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.

Sedimentos o materia suspendida.- Partículas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.
Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congénitos y cáncer.
Calor.- Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a los organismos acuáticos muy vulnerables.

Fuentes Puntuales Y No Puntuales
Las fuentes puntuales descargan contaminantes en localizaciones específicas a través de tuberías y alcantarillas. Ej: Fábricas, plantas de tratamiento de aguas negras, minas, pozos petroleros, etc.
Las fuentes no puntuales son grandes áreas de terreno que descargan contaminantes al agua sobre una región extensa. Ej: Vertimiento de sustancias químicas, tierras de cultivo, lotes para pastar ganado, construcciones, tanques sépticos.

Contaminación De Ríos Y Lagos
Las corrientes fluviales debido a que fluyen se recuperan rápidamente del exceso de calor y los desechos degradables. Esto funciona mientras no haya sobrecarga de los contaminantes, o su flujo no sea reducido por sequía, represado, etc.

Contaminación Orgánica.- En los lagos, rebalses, estuarios y mares, con frecuencia la dilución es menos efectiva que en las corrientes porque tienen escasa fluencia, lo cual hace a los lagos más vulnerables a la contaminación por nutrientes vegetales (nitratos y fosfatos) (eutroficación).

El Agua: Recurso Insaciable

La vida en la Tierra ha dependido siempre del agua. Las investigaciones han revelado que la vida se originó en el agua, y que los grupos zoológicos que han evolucionado hacia una existencia terrestre, siguen manteniendo dentro de ellos su propio medio acuático, encerrado, y protegido contra la evaporación excesiva.

El agua constituye más del 80% del cuerpo de la mayoría de los organismos, e interviene en la mayor parte de los procesos metabólicos que se realizan en los seres vivos. Desempeña de forma especial un importante papel en la fotosíntesis de las plantas y, además, sirve de hábitat a una gran parte de los organismos.

Dada la importancia del agua para la vida de todos los seres vivos, y debido al aumento de las necesidades de ella por el continuo desarrollo de la humanidad, el hombre está en la obligación de proteger este recursos y evitar toda influencia nociva sobre las fuentes del preciado líquido.

Es una práctica acostumbrada el ubicar industrias y asentamientos humanos a la orilla de las corrientes de agua, para utilizar dicho líquido y, al mismo tiempo, verter los residuos del proceso industrial y de la actividad humana. Esto trae como consecuencia la contaminación de las fuentes de agua y, por consiguiente, la pérdida de grandes volúmenes de este recurso.

Actualmente, muchos países que se preocupan por la conservación, prohiben esta práctica y exigen el tratamiento de los residuos hasta llevarlos a medidas admisibles para la salud humana.
Es un deber de todos cuidar nuestros recusos hidrológicos, así como crear la conciencia de que el agua es uno de los recursos más preciados de la naturaleza, por el papel que desempeña en la vida de todos los seres vivos.

Todas las formas de vida en la Tierra dependen del agua. Cada ser humano necesita diariamente varios litros de agua dulce potable para vivir. Como se sabe, el agua dulce es muy preciada. Alrededor del 97% del agua de nuestro planeta es salada y por tanto no es apta para el consumo humano. Sorprendentemente, las tres cuartas partes del agua dulce de la Tierra están retenidas en los glaciares y los casquetes polares del hielo de manera que los lagos y los ríos, principales fuentes de agua de consumo de nuestra sociedad, tan sólo constituyen un 0,01 % del recurso hídrico de nuestro planeta.

Regiones Biograficas

Existen Varios tipos de Regiones Biograficas y estas son:

Biomas acuáticos: Un bioma es un grupo de ecosistemas que comparten el mismo tipo de comunidades clímax. Hay dos tipos de biomas:

– Terrestres – Acuáticos

Biomas marinos: Zona fótica es la zona poco profunda donde penetra la luz solar y Zona afótica zona profunda donde nunca llega la luz del sol.


Estuarios: Un estuario es un cuerpo de agua costero, parcialmente rodeado por tierra, en el cual se mezcla el agua dulce y la salada.

Zona intermareal: La parte de la línea costera que se encuentra entre la marea alta y la baja se conoce como zona intermareal.

Bioma Tundra: Ubicada al sur del polo contiene Tierra sin árboles se presentan Veranos largos y En invierno periodos cortos de sol esta hecho de Terreno permafrost – siempre congelado Crecen hierbas de raíces poco profundas Y Suelos sin nutrientes



Tundra: Posee pastos, matorrales enanos, musgo Mosquitos y otros insectos los más abundantes en el verano Lemmings, comadrejas, zorros árticos, lechuzas blancas, halcones, buey y renos


Taiga • Conocido como bosque de coníferas del Norte • Posee pinos, abetos plateados, cicuta y abetos falsos • Suelos pobres en minerales • Se ve alterada por fuegos y la explotación maderera • Libre nival, caribú, lince


Desierto es el Bioma más seco comprendida por Regiónes áridas que se caracteriza por poseer una vegetación muy escasa y en algunos lugares ninguna. Tiene Menos de 25 centímetros anuales de lluvia el Desierto Atacama en Chile es más seco del mundo 0 cm. de lluvia anual


Pradera: Caen de 25 a 75 cm. de lluvia anual, Son comunidades grandes cubiertas de pastos y plantas pequeñas similares, Contienen humus material en descomposición de los pastos, Se cultivan granos como avena, centeno, trigo, Se conocen como las canastas de pan del mundo.

Bosque templado: 70 a 150 cm. De lluvia anuales, Dominan árboles de madera dura y hoja ancha que pierden su follaje cada año, Posee una capa superior de humus y una capa inferior de arcilla, Ardillas, ratones, venados, osos, salamandras.


Bosque húmedo tropical, Es una región caliente y húmeda dominada por plantas de crecimiento exuberante, 200 a 400 cm. de lluvia al año, Temperaturas calientes, Las copas de los árboles cubre de sombra el suelo, muy pocas plantas crecen en el suelo, Hormigas, termitas, hongos, promueven la descomposición

Homeostasis de las Comunidades

Homeostasis, homeóstasis u homeostasia es la tendencia de los organismos vivos y otros sistemas a adaptarse a las nuevas condiciones y a mantener el equilibrio a pesar de los cambios.

Es una palabra compuesta que procede del griego homeo u homo que significa igual y stasis que significa quieto.

En Biología la homeostasis es el estado de equilibrio dinámico o el conjunto de mecanismos por los que todos los seres vivos tienden a alcanzar una estabilidad en las propiedades de su medio interno y por tanto de la composición bioquímica de los líquidos y tejidos celulares, para mantener la vida, siendo la base de la fisiología.

La homeostasis responde a cambios producidos en:

El medio interno: El metabolismo produce múltiples sustancias, algunas de ellas de deshecho que deben ser eliminadas. Para realizar esta función los organismos poseen sistemas de excreción. Por ejemplo en el hombre el aparato urinario. Los seres vivos pluricelulares también poseen mensajeros químicos como neurotransmisores y hormonas que regulan múltiples funciones fisiológicas.

Medio externo: La homeostasis más que un estado determinado es el proceso resultante de afrontar las interacciones de los organismos vivos con el medio ambiente cambiante cuya tendencia es hacia desorden o la entropía.

La homeostasis proporciona a los seres vivos la independencia de su entorno mediante la captura y conservación de la energía procedente del exterior.

La interacción con el exterior se realiza por sistemas que captan los estímulos externos como pueden ser los órganos de los sentidos en los animales superiores o sistemas para captar sustancias o nutrientes necesarios para el metabolismo como puede ser el aparato respiratorio o digestivo.


La Homeostasis en las poblaciones son Cambios en el entorno: Los ecosistemas están en constante cambio. • Estos cambios pueden ser rápidos o lentos.

Tenemos Factores limitantes: Los factores ambientales, como la disponibilidad de alimento y la temperatura, que afectan la habilidad de los organismos para sobrevivir a su entorno, se conocen como factores limitantes.

Un factor limitante es cualquier factor biótico o abiótico que limita la existencia, el número, la reproducción o la distribución de los organismos.
Los factores que limitan una población en una comunidad pueden también afectar indirectamente a otra población.


Rangos de tolerancia: La habilidad para sobrellevar las fluctuaciones de los factores bióticos y abióticos se conoce como tolerancia.

Sucesión: Los ecólogos se refieren a los cambios naturales que ocurren en las poblaciones de un ecosistema como sucesión. Hay 2 tipos de sucesiones:
– Primaria – Secundaria


La colonización de nuevos lugares por comunidades de organismos se llama sucesión primaria. • Después de un tiempo la sucesión primaria empieza a detenerse y la comunidad se torna bastante estable esto se llama comunidad clímax.

Las sucesiones secundarias son la secuencia de cambios que ocurren en una comunidad cuando ésta es alterada por desastre natural o por acción humana.

Parasitismo y Parasitidismo

El parasitismo es un tipo de relación interespecífica que ocurre cuando un ser vivo llamado huésped, vive a expensas del material nutritivo de otro llamado hospedador, perteneciendo éste a la especie perjudicada, pero sin provocarle la muerte como en el caso de la depredación.

Según la localización del parásito con respecto al hospedador, el parasitismo puede ser:

Endoparasitismo: Si el parásito vive en el interior del hospedador, por ejemplo la tenia.

Ectoparasitismo: Si el parásito vive en el exterior del hospedador, en su superficie, por ejemplo los piojos.

Según la necesidad del parasitismo:

Parasitismo obligado: Ocurre en los parásitos que necesariamente deben llebar una vida parásita o si no perecen.

Parasitismo facultativo: Ocurre en los parásitos que además de llevar una vida parásita, pueden vivir libremente sin depender de otra especie.

Mutualismo y Comensalismo

Mutualismo es la relación no permanente ni obligatoria que se crea entre dos especies diferentes y de la que ambas salen beneficiadas.

Los animales limpiadores (ciertos crustáceos y peces) especializados en librar a otros animales (generalmente peces) de sus parásitos, de sus tejidos muertos o de restos de comida, obtienen alimento por ello y el animal al que le han hecho la limpieza también sale beneficiado.

La anémona Calliactis parasitica y el cangrejo ermitaño Dardanus calidus, que la lleva a cuestas, también se benefician mutuamente. El cangrejo obtiene la protección que le proporcionan los tentáculos de la anémona con su batería de células urticantes y la anémona obtiene alimento más fácilmente, ya sea por el constante desplazamiento o por los restos de comida que se le escapan o desecha el cangrejo.

La anémona Anemonia sulcata y el pez Gobius bucchichi también entablan una relación de mutualismo. El pez encuentra protección ante sus depredadores al esconderse entre los tentáculos de la anémona, mientras que esta obtiene restos de la comida del pez, a la vez que los movimientos de éste entre sus tentáculos crean corrientes que la limpian de sedimentos y renuevan el agua que la envuelve.

En cambio, comensalismo es la relación no permanente ni obligatoria que se establece entre dos especies diferentes de la que una sale netamente beneficiada mientras que para la segunda es una relación neutra o indiferente.

El ejemplo más típico de este tipo de relación es el que establecen especies acompañantes como la rémora (Echeneis remora) o los peces pilotos (Neucrates spp.) con tiburones, mantas, cetáceos o tortugas. La presencia de la especie acompañante es aparentemente indiferente para el depredador al que acompaña, mientras que a la inversa la relación proporciona protección y restos de alimento a la especie acompañante.

Energia En Los Ecosistemas

La energía se manifiesta de muchas formas en la naturaleza como por ejemplo en forma de calor, movimiento, enlaces químicos, entre otras. Existe una ley muy importante en Termodinámica, ciencia que estudia la energía y sus transformaciones, y es la siguiente: "La energía no se crea ni se destruye sólo puede transformarse o transferirse". Para ilustrar mejor este concepto observemos: una persona toma energía a partir de los alimentos (energía química), la utiliza para generar calor (energía calórica) y tejidos corporales (energía química). A continuación veremos como estos conceptos aparentemente físicos pueden ser aplicados a los ecosistemas.

El flujo de energía en el ecosistema: cadenas y niveles tróficos
Como habíamos mencionado anteriormente en este capítulo, sólo los productores primarios pueden obtener energía de la luz solar para realizar sus procesos de biosíntesis, los demás organismos, incapaces de realizar fotosíntesis, deben obtener la energía directa o indirectamente de los productores primarios. Esta secuencia de relaciones de producción-consumo, a través de las cuales fluye energía se denomina cadena trófica. A continuación se ilustrará este concepto usando un esquema en exceso simplificado:

Esquema simplificado de la cadena trófica. Las líneas azules representan transferencia de energía, mientras las naranja representan consumo.

Cadena trófica en ecosistemas acuáticos.

En cada uno de los pasos del esquema se observa una transferencia de energía desde el primer eslabón representado por la planta hasta los últimos niveles representados por organismos saprófitos (hongos) y detritívoros (grillo). Los eslabones de la cadena trófica se denominan niveles tróficos. Así, para nuestro esquema el primer nivel serían los productores primarios; el segundo, lo representaría los consumidores primarios; el tercero los consumidores secundarios; los últimos, se encontrarían ocupados por detritívoros y saprófitos.