En todo ecosistema, encontramos diversos elementos químico. Esto ocurre por que todo organismo vivo está constituido en diferentes grados por sustancias como el carbono, el oxigeno o el nitrógeno, entre muchos otros más. También en la naturaleza no viva es posible encontrar verdaderos depósitos químicos, como en el caso de la atmósfera (importante reservó de dióxido de carbono y de oxigeno), o también, en el suelo y las rocas (donde es común encontrar minerales, nitratos y fosfatos).La principal característica común de todos estos elementos es que se encuentran en permanente transformación e intercambio entre todos los organismos que componen un ecosistema.Algunos ciclos son los siguientes:
Ciclo del agua : El agua existe en la tierra en tres estados : Solido (nieve, hielo), liquido (lluvia,ríos,etc.) y gas (vapor de agua). Océanos, ríos lluvia y nubes se mantienen en constantes cambios :
El agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes se precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua.
Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos años, la tierra ya tenia en su interior vapor de agua. En un principio era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en la superficie. El magma, cargado de gases con vapor agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la tierra se enfrió, el vapor de agua se condenso y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia.
El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua:es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la presipitación. Si en la atmósfera ase mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es mas cálida, caerán gotas de lluvia.
Una parte del agua que llega a la tierra sera aprovechada por los seres vivos y la otra escurrirá hasta llegar a un río. A esto se le conoce como escorrentia. Otro poco de agua se filtra a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Este proceso es la percolacion. Mas tarde o mas temprano, toda esa agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido 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, quimicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro. Pero hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo : la transpiración de las plantas.
Ciclo del carbono: El carbono es elemento básico en la formación de las moléculas de carbohidrátos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos, pues todas las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos enlazados entre sí.
La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas esta en la atmósfera en una concentración de mas del 0,03% y cada año aproximadamente 5% de estas reservas de CO2, se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se renueva 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 produciendo CO2. En el conjunto de la biósfera 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 mas visibles.
Los seres vivos acuáticos toma el Co2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la de otros gases como el O2 o el N2, porque reacciona con el agua formando ácido carbónico. En los ecosistemas marinos algunos organismos convierten convierten 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 caparazones se depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas en el que el C queda retirado del ciclo durante miles y millones de años. Este C volverá lentamente al ciclo cuando se van disolviendo las rocas.
El petróleo, el carbón y la materia orgánica acumulados en el suelo son resultado de épocas en las que se ha devuelto menos CO2 a la atmósfera del que se tomaba. Así apareció el O2 en la atmósfera. Si hoy consumiéramos a todos los combustibles fósiles almacenados , el O2 desaparecia de la atmósfera. Como veremos el ritmo creciente al que estamos devolviendo CO2 a la atmosfera, por la actividad humana, es motivo de preocupación respecto al nivel de infecto invernadero que puede estar provocando, con el cambio climático consiguiente.
Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).
Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar en N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amoniaco) asimilables por las plantas.
El amoniaco (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo puden tomar las plantas por las raices y usarlo en su metabolismos. Usan esos atomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen sus nitrógeno al comer las plantas o a otros animales.
En el metabolismo de los compuestos nitrogenadosen los animales acaba formándose ión amonio que es muy toxico y debe ser eliminado. Esta eliminación 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 al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias.
Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (Alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.
Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera.
A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y que es un factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógenocomo 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 actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización
Ciclo del Fósforo: El fósforoes un componente ecencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan energía química; de los fosfolipidos que forman las membranas celulares ; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta un 1% de su masa puede ser fósforo.
Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta 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 absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.
Es el principal factor limitántes en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando 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 oxidentales de África y América del Sur y otras.Con los compuestos del fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, aveces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización
