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10° EGB · Ciencias Naturales
Ecología y conservación de los ecosistemas · Flujo de energía y ciclos de la materia en los ecosistemas

Los ciclos biogeoquímicos

En el Parque Nacional Yasuní caen hojas, ramas y frutos todo el año, y sin embargo el suelo nunca se llena de basura vegetal. ¿A dónde va esa materia? ¿Por qué el bosque puede vivir miles de años con los mismos átomos? La respuesta está en los ciclos biogeoquímicos.

Materia que se recicla, energía que fluye

Un ciclo biogeoquímico es el camino que siguen los elementos químicos (carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo…) al pasar entre los seres vivos (bio) y el ambiente: la atmósfera, el agua y las rocas y el suelo (geo, es decir, procesos físicos y químicos).

La Tierra casi no recibe materia nueva del espacio. Por eso los mismos átomos se usan una y otra vez: el carbono de un árbol de balsa pudo estar antes en el aire y volverá a estarlo. En cambio, la energía llega del Sol, pasa por los seres vivos y se pierde como calor. No se puede reutilizar.

La materia se recicla en un círculo entre productores, consumidores y descomponedores; la energía entra desde el Sol y sale como calor. Materia (ciclo cerrado) Energía del Sol Calor (se pierde)
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Define qué es un ciclo biogeoquímico y explica por qué se dice que la materia se recicla en los ecosistemas, mientras que la energía no.

Define qué es un ciclo biogeoquímico y explica por qué se dice que la materia se recicla en los ecosistemas, mientras que la energía no.

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El ciclo del carbono

El carbono es la base de las biomoléculas. Su reservorio principal en el aire es el dióxido de carbono ($\text{CO}_2$), pero también está disuelto en el mar, en el suelo, en los combustibles fósiles y en los propios seres vivos.

  • Entra a los seres vivos por la fotosíntesis: plantas, algas y cianobacterias toman $\text{CO}_2$ y fabrican glucosa.

  • Pasa por la cadena alimenticia: los herbívoros comen plantas, los carnívoros comen herbívoros.

  • Vuelve a la atmósfera por la respiración (de todos los seres vivos), la descomposición (hongos y bacterias) y la combustión (incendios, motores, quema de combustibles).

Si los restos orgánicos quedan enterrados millones de años, forman petróleo y carbón. Al quemarlos devolvemos de golpe carbono que estaba guardado.

Ciclo del carbono: el CO2 de la atmósfera pasa a las plantas por fotosíntesis, a los animales por alimentación y regresa por respiración, descomposición y combustión. CO₂ en la atmósfera Plantas Animales Descomponedores fotosíntesis respiración combustión alimentación restos restos
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Nombra dos procesos mediante los cuales el dióxido de carbono pasa de los seres vivos a la atmósfera y un proceso mediante el cual pasa de la atmósfera a los seres…

Nombra dos procesos mediante los cuales el dióxido de carbono pasa de los seres vivos a la atmósfera y un proceso mediante el cual pasa de la atmósfera a los seres vivos. Indica en cada caso qué organismos intervienen.

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En la Amazonía ecuatoriana grandes áreas de bosque se queman para convertirlas en pastizales. Analiza qué ocurre con el carbono almacenado en los árboles, cómo cambia la…

En la Amazonía ecuatoriana grandes áreas de bosque se queman para convertirlas en pastizales. Analiza qué ocurre con el carbono almacenado en los árboles, cómo cambia la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y cómo se altera el ciclo del carbono en esa zona. Propón además dos acciones que ayuden a recuperar el equilibrio.

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El ciclo del oxígeno

El oxígeno ($\text{O}_2$) del aire es casi todo producto de la fotosíntesis. Está muy ligado al carbono porque dos procesos lo mueven:

  1. Fotosíntesis: plantas, algas y cianobacterias usan luz, agua y $\text{CO}_2$ y liberan $\text{O}_2$. En el océano, el fitoplancton aporta gran parte.

  2. Respiración: los seres vivos toman $\text{O}_2$ para obtener energía de la glucosa y liberan $\text{CO}_2$ y agua.

Son procesos complementarios: lo que produce uno, lo consume el otro. Por eso la composición del aire se mantiene bastante estable.

Proceso Consume Produce
Fotosíntesis $\text{CO}_2$, agua, luz glucosa, $\text{O}_2$
Respiración glucosa, $\text{O}_2$ $\text{CO}_2$, agua, energía
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Camila quiere explicar el ciclo del oxígeno a su clase. Describe, en orden, cómo el oxígeno es liberado a la atmósfera y cómo regresa a los seres vivos, mencionando la…

Camila quiere explicar el ciclo del oxígeno a su clase. Describe, en orden, cómo el oxígeno es liberado a la atmósfera y cómo regresa a los seres vivos, mencionando la fotosíntesis y la respiración. Indica además por qué estos dos procesos se consideran complementarios.

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El ciclo del nitrógeno

El 78 % del aire es nitrógeno ($\text{N}_2$), pero casi ningún ser vivo puede usarlo así: su molécula es muy estable. Las plantas lo absorben como nitratos ($\text{NO}_3^-$) o amonio ($\text{NH}_4^+$) disueltos en el suelo. Las bacterias hacen el trabajo clave:

  • Fijación: bacterias fijadoras convierten el $\text{N}_2$ en amonio. Algunas viven libres en el suelo y otras, como Rhizobium, viven en nódulos de las raíces de leguminosas (fréjol, arveja, haba, chocho).

  • Nitrificación: otras bacterias transforman el amonio en nitratos.

  • Absorción y cadena alimenticia: las plantas usan nitratos para fabricar proteínas; los animales las obtienen al comer.

  • Amonificación: los descomponedores devuelven el nitrógeno de restos y desechos al suelo como amonio.

  • Desnitrificación: algunas bacterias convierten nitratos en $\text{N}_2$, que regresa al aire.

Ciclo del nitrógeno: el N2 del aire es fijado por bacterias, pasa a nitratos, a las plantas y los animales, y regresa al aire por desnitrificación. N₂ del aire Amonio (NH₄⁺) Nitratos (NO₃⁻) Plantas y animales fijación desnitrificación nitrificación absorción descomposición
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El nitrógeno es el gas más abundante del aire, pero la mayoría de las plantas no puede usarlo directamente. Explica qué seres vivos ayudan a que el nitrógeno llegue a…

El nitrógeno es el gas más abundante del aire, pero la mayoría de las plantas no puede usarlo directamente. Explica qué seres vivos ayudan a que el nitrógeno llegue a las plantas y en qué forma lo absorben.

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Un agricultor de Ibarra alterna cultivos de maíz con fréjol en el mismo terreno. Relaciona esta práctica con el ciclo del nitrógeno: explica el papel de las bacterias…

Un agricultor de Ibarra alterna cultivos de maíz con fréjol en el mismo terreno. Relaciona esta práctica con el ciclo del nitrógeno: explica el papel de las bacterias fijadoras que viven en las raíces del fréjol y por qué el suelo puede quedar más fértil.

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El ciclo del fósforo

El fósforo forma parte del ADN, el ATP, los huesos y los dientes. Su ciclo es distinto: casi no tiene fase gaseosa. Su reservorio principal son las rocas y los sedimentos.

  1. La lluvia y el viento desgastan las rocas y liberan fosfatos al suelo y al agua.

  2. Las plantas absorben los fosfatos por las raíces.

  3. Los animales los obtienen al comer plantas u otros animales.

  4. Los desechos y restos son descompuestos por hongos y bacterias, y el fosfato vuelve al suelo.

  5. Parte llega a ríos y mares, se sedimenta y, en millones de años, forma nuevas rocas.

Por eso el ciclo del fósforo es muy lento y su disponibilidad es limitada. Se agregan fosfatos como fertilizante, pero el exceso se lava hacia ríos y lagunas.

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El fósforo, a diferencia del carbono y el nitrógeno, no tiene una fase gaseosa importante en su ciclo. Describe cómo el fósforo pasa de las rocas al suelo, a las plantas…

El fósforo, a diferencia del carbono y el nitrógeno, no tiene una fase gaseosa importante en su ciclo. Describe cómo el fósforo pasa de las rocas al suelo, a las plantas y a los animales, y cómo regresa al suelo. Explica por qué el uso excesivo de fertilizantes con fósforo puede afectar a un río o a una laguna.

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Cuando se altera un ciclo

Los ciclos funcionan en equilibrio, pero las actividades humanas pueden acelerar un paso y no el siguiente.

Carbono. Al quemar bosques y combustibles fósiles se libera $\text{CO}_2$ más rápido de lo que las plantas lo absorben. Además, al talar árboles se pierde el reservorio que lo guardaba. Resultado: más $\text{CO}_2$ en la atmósfera y más efecto invernadero (lo verás en ECOSIS-IMPACTAC).

Nitrógeno y fósforo. El exceso de fertilizantes llega a lagunas y ríos con nitratos y fosfatos. Estos nutrientes producen una eutrofización:

  1. Las algas crecen sin control y cubren la superficie.

  2. La luz no llega al fondo y las plantas sumergidas mueren.

  3. Las algas mueren y los descomponedores se multiplican y consumen el oxígeno del agua.

  4. Sin oxígeno, los peces mueren y el agua huele mal.

Secuencia de la eutrofización: exceso de nutrientes, más algas, muerte de algas, más descomponedores, falta de oxígeno y mortandad de peces. Exceso de N y P Algas crecen Algas mueren Más bacterias Falta de oxígeno Mueren peces

Para prevenir la eutrofización: usar fertilizante en la dosis justa, dejar franjas de vegetación junto a ríos y lagunas y tratar las aguas residuales.

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Una laguna recibe durante meses aguas con exceso de nitratos y fosfatos provenientes de cultivos cercanos. Después de un tiempo, las algas cubren la superficie, los…

Una laguna recibe durante meses aguas con exceso de nitratos y fosfatos provenientes de cultivos cercanos. Después de un tiempo, las algas cubren la superficie, los peces mueren y el agua huele mal.

  1. a) Explica la secuencia de hechos que conduce a este resultado.
  2. b) Indica qué papel cumplen los descomponedores y qué ciclos biogeoquímicos están alterados.
  3. c) Propón una medida para prevenir el problema.
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Vuelve al principio: en el Yasuní la materia que cae no se acumula porque hongos y bacterias la descomponen y devuelven carbono, nitrógeno y fósforo al suelo, de donde los árboles los toman otra vez.

Resumen

  • Un ciclo biogeoquímico es el recorrido de un elemento entre seres vivos y reservorios no vivos. La materia se recicla; la energía fluye y se pierde como calor.

  • Carbono: entra por fotosíntesis y sale por respiración, descomposición y combustión.

  • Oxígeno: la fotosíntesis lo libera y la respiración lo consume; son procesos complementarios.

  • Nitrógeno: bacterias lo fijan, lo nitrifican y lo devuelven al aire. Las leguminosas enriquecen el suelo.

  • Fósforo: sin fase gaseosa; pasa de rocas a suelo, plantas, animales y de vuelta; es muy lento.

  • Talar, quemar y abusar de fertilizantes alteran los ciclos y provocan efectos como el aumento de $\text{CO}_2$ y la eutrofización.

Ver todos los ejercicios de este apartado