Los ciclos de la materia
La energía del Sol entra a los ecosistemas y se pierde como calor, pero los átomos no se destruyen: se reciclan. El carbono que exhalás hoy pudo haber formado parte, hace millones de años, de un dinosaurio o de un helecho gigante. ¿Cómo es posible que los mismos átomos den la vuelta una y otra vez? Eso es lo que vamos a ver en este apartado.
Reservorios, flujos y tipos de ciclo
Un pastizal pampeano acumula carbono en sus pastos y en el suelo, pero si se quema, esa masa "desaparece" de la vista sin que ningún átomo se haya destruido. ¿Dónde se guarda la materia del planeta y cómo viaja de un lugar a otro?
Según por dónde circule principalmente el elemento, el ciclo es gaseoso (tiene una fase atmosférica importante: carbono, nitrógeno) o sedimentario (no tiene fase gaseosa relevante y circula por rocas, suelo y agua: fósforo). A diferencia de la energía, que fluye en un solo sentido y necesita el aporte solar permanente, la materia cicla.
Un ejemplo muy claro de ciclo es el del agua: los océanos, ríos y glaciares son reservorios; la evaporación, la transpiración de las plantas, la condensación, la precipitación y la escorrentía son flujos. Lo mueve la energía del Sol.
Explicá la diferencia entre un ciclo biogeoquímico gaseoso y uno sedimentario, y clasificá en uno de los dos tipos los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo,…
Explicá la diferencia entre un ciclo biogeoquímico gaseoso y uno sedimentario, y clasificá en uno de los dos tipos los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo, justificando tu elección.
Definí reservorio y flujo en un ciclo biogeoquímico, e identificá un reservorio y un flujo concretos en el ciclo del carbono, explicando qué proceso mantiene ese flujo.
Definí reservorio y flujo en un ciclo biogeoquímico, e identificá un reservorio y un flujo concretos en el ciclo del carbono, explicando qué proceso mantiene ese flujo.
Los descomponedores: el motor del reciclaje
Una hoja que cae en el monte chaqueño desaparece en pocas semanas. ¿Adónde va?
Los productores solo pueden tomar nutrientes en forma inorgánica. Sin descomponedores, los nutrientes quedarían encerrados en cadáveres y hojarasca, el suelo se agotaría y los ciclos se detendrían aunque hubiera luz y productores.
Explicá qué es la descomposición de la materia orgánica, qué grupos de organismos la llevan a cabo y por qué los ciclos de la materia se detendrían sin ellos aunque…
Explicá qué es la descomposición de la materia orgánica, qué grupos de organismos la llevan a cabo y por qué los ciclos de la materia se detendrían sin ellos aunque siguiera habiendo productores.
El ciclo del carbono
El carbono es la base de las moléculas orgánicas. Su reservorio de intercambio rápido es el $\text{CO}_2$ de la atmósfera y del agua; otros reservorios son la biomasa, el suelo, los océanos y las rocas (calizas) y combustibles fósiles.
Un átomo de carbono puede recorrer, por ejemplo: $\text{CO}_2$ del aire → (fotosíntesis) glucosa de un pasto de la pampa → (alimentación) tejido de una vaca → (alimentación) proteína de un bife que comés → (digestión y síntesis) músculo tuyo → (respiración) $\text{CO}_2$ exhalado.
Océanos, bosques y combustibles
El fitoplancton de los océanos (y del Mar Argentino) fija $\text{CO}_2$ por fotosíntesis. Además, el $\text{CO}_2$ se disuelve en el agua, así que los océanos funcionan como una "esponja" que absorbe parte del $\text{CO}_2$ atmosférico. Parte del carbono se hunde con los organismos muertos y queda en los sedimentos.
Un ecosistema secuestra carbono cuando fija más del que libera. El secuestro neto es lo fijado menos lo liberado por respiración (de plantas y descomponedores). Un bosque maduro fija mucho, pero respira casi lo mismo, así que su balance neto es pequeño; uno joven en crecimiento acumula biomasa y secuestra más en términos netos.
Escribí las ecuaciones químicas globales de la fotosíntesis y de la respiración celular aeróbica, y explicá qué papel juegan ambos procesos, en sentidos opuestos, dentro…
Escribí las ecuaciones químicas globales de la fotosíntesis y de la respiración celular aeróbica, y explicá qué papel juegan ambos procesos, en sentidos opuestos, dentro del ciclo del carbono.
Explicá qué papel juega el fitoplancton en el ciclo del carbono oceánico y por qué se dice que los océanos actúan como una esponja del $\text{CO}2$ atmosférico.
Explicá qué papel juega el fitoplancton en el ciclo del carbono oceánico y por qué se dice que los océanos actúan como una esponja del $\text{CO}_2$ atmosférico.
La combustión de la nafta y la respiración celular liberan $\text{CO}2$. Explicá qué tienen en común químicamente ambos procesos, en qué se diferencian y por qué solo…
La combustión de la nafta y la respiración celular liberan $\text{CO}_2$. Explicá qué tienen en común químicamente ambos procesos, en qué se diferencian y por qué solo uno de ellos ha formado parte del ciclo natural del carbono durante millones de años.
Para interpretar un esquema del ciclo del carbono como el del ejercicio con figura, seguí estos pasos: identificá primero los reservorios (atmósfera, biomasa, océano, combustibles fósiles) y después nombrá el proceso de cada flecha según de dónde sale y adónde llega. Fijate que el esquema de arriba muestra atmósfera, productores, consumidores y suelo con descomponedores; el océano, los combustibles fósiles y la combustión los sumamos en el texto: la disolución lleva CO₂ de la atmósfera al océano, y la combustión lo lleva desde los combustibles fósiles a la atmósfera. Si una flecha llega a la atmósfera desde la biomasa, puede ser respiración o combustión; si sale de ella hacia los productores, es fotosíntesis.
El esquema representa los principales reservorios y flujos del ciclo del carbono. Nombrá los procesos señalados con las letras a, b y c, indicá qué proceso corresponde a…
El esquema representa los principales reservorios y flujos del ciclo del carbono. Nombrá los procesos señalados con las letras a, b y c, indicá qué proceso corresponde a la flecha marcada con «?» y explicá cómo altera ese flujo el equilibrio del ciclo.
Describí el recorrido posible de un átomo de carbono desde que forma parte del $\text{CO}2$ atmosférico hasta incorporarse a un músculo de tu cuerpo y volver a la…
Describí el recorrido posible de un átomo de carbono desde que forma parte del $\text{CO}_2$ atmosférico hasta incorporarse a un músculo de tu cuerpo y volver a la atmósfera, nombrando el proceso biológico de cada salto (fotosíntesis, alimentación, respiración...).
Un bosque maduro fija $10\ \text{t}$ de $\text{CO}2$ por hectárea y año, pero sus árboles y descomponedores liberan $9{,}5\ \text{t}$ por respiración en el mismo…
Un bosque maduro fija $10\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$ por hectárea y año, pero sus árboles y descomponedores liberan $9{,}5\ \text{t}$ por respiración en el mismo periodo. Calculá el secuestro neto anual de carbono del bosque y explicá por qué un bosque joven en crecimiento secuestra mucho más que uno maduro aunque fije menos $\text{CO}_2$ en total.
Metano, deforestación y agua
Cuando no hay oxígeno (en los humedales, los arrozales o el rumen de la vaca), unas arqueas metanógenas descomponen materia orgánica por un proceso anaeróbico y producen metano ($\text{CH}_4$). Es parte del ciclo del carbono. Aunque se emite en menor cantidad que el $\text{CO}_2$, retiene mucho más calor por molécula (su potencial de efecto invernadero es unas decenas de veces mayor en el corto plazo), por eso preocupa la hacienda vacuna.
La deforestación (por ejemplo, el desmonte en el Chaco o en las Yungas) altera varios ciclos a la vez: el carbono de la biomasa pasa a la atmósfera como $\text{CO}_2$ si se quema o se descompone; disminuye la evapotranspiración, por lo que llega menos vapor a la atmósfera y pueden reducirse las lluvias regionales; y como hay menos plantas que retengan el agua, aumenta la escorrentía y la erosión del suelo.
Explicá cómo la deforestación de una cuenca tropical altera a la vez el ciclo del carbono y el ciclo del agua: qué ocurre con el carbono almacenado en la biomasa, con la…
Explicá cómo la deforestación de una cuenca tropical altera a la vez el ciclo del carbono y el ciclo del agua: qué ocurre con el carbono almacenado en la biomasa, con la evapotranspiración, con las lluvias de la región y con la escorrentía.
El ganado vacuno emite metano ($\text{CH}4$) durante la digestión. Explicá qué proceso anaeróbico lo produce, en qué ciclo de la materia se encuadra y por qué preocupa…
El ganado vacuno emite metano ($\text{CH}_4$) durante la digestión. Explicá qué proceso anaeróbico lo produce, en qué ciclo de la materia se encuadra y por qué preocupa su emisión aunque sea mucho menor en cantidad que la de $\text{CO}_2$ (compará su potencial de efecto invernadero).
El ciclo del nitrógeno
El aire tiene un $78\,\%$ de nitrógeno, pero muchos cultivos amarillean si el suelo no tiene suficiente. ¿Por qué un elemento tan abundante resulta inaccesible para las plantas y cómo lo consiguen?
El nitrógeno es parte de proteínas y ácidos nucleicos. El $\text{N}_2$ del aire tiene un triple enlace muy difícil de romper, y la mayoría de las plantas no pueden usarlo. Dependen de microorganismos que lo transforman.
Las formas del nitrógeno a lo largo del ciclo son: $\text{N}_2$ (atmósfera), amonio, nitrito, nitrato y nitrógeno orgánico (en proteínas de los seres vivos).
Describí el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno y de las bacterias nitrificantes, indicando qué transformación química realiza cada grupo y por qué resultan…
Describí el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno y de las bacterias nitrificantes, indicando qué transformación química realiza cada grupo y por qué resultan imprescindibles para la nutrición de las plantas.
Nombrá las principales formas químicas que adopta el nitrógeno a lo largo de su ciclo ($\text{N}2$ atmosférico, amonio, nitrito, nitrato y materia orgánica) y explicá…
Nombrá las principales formas químicas que adopta el nitrógeno a lo largo de su ciclo ($\text{N}_2$ atmosférico, amonio, nitrito, nitrato y materia orgánica) y explicá por qué la mayoría de las plantas no pueden aprovechar directamente el $\text{N}_2$ del aire.
Ordená las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno tal como se suceden en un ecosistema y describí brevemente en qué consiste cada una: nitrificación, fijación,…
Ordená las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno tal como se suceden en un ecosistema y describí brevemente en qué consiste cada una: nitrificación, fijación, desnitrificación y amonificación.
Las raíces de las leguminosas albergan nódulos con bacterias del género Rhizobium. Explicá qué intercambian la planta y la bacteria en esa simbiosis, qué proceso del…
Las raíces de las leguminosas albergan nódulos con bacterias del género Rhizobium. Explicá qué intercambian la planta y la bacteria en esa simbiosis, qué proceso del ciclo del nitrógeno realiza la bacteria y qué ventaja agrícola tiene incluir leguminosas en la rotación de cultivos.
El ciclo del fósforo: un ciclo sedimentario
El fósforo es con frecuencia el nutriente limitante en los ecosistemas continentales. Explicá qué significa que un nutriente sea «limitante», por qué el ciclo del…
El fósforo es con frecuencia el nutriente limitante en los ecosistemas continentales. Explicá qué significa que un nutriente sea «limitante», por qué el ciclo del fósforo es tan lento y qué consecuencia tiene que carezca de fase gaseosa.
Agroquímicos y ciclos: el nitrógeno y el fósforo en el agua
Los fertilizantes agregan nitrógeno y fósforo al suelo. Si se usan en exceso, la lluvia los arrastra a arroyos, lagunas y ríos. Allí provocan un crecimiento explosivo de algas; cuando mueren, los descomponedores consumen el oxígeno del agua y pueden morir los peces. Es la eutrofización, una alteración de los ciclos que vas a retomar en el apartado de agroecosistemas.
Vuelta al principio: el carbono que exhalás pudo ser de un dinosaurio porque, al morir y descomponerse, ese carbono volvió a la atmósfera como $\text{CO}_2$ (o quedó en sedimentos); después una planta lo fijó por fotosíntesis y llegó hasta vos por la cadena trófica. La materia cicla; la energía, no.