Los ciclos del carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo
En una plantación de banano de El Oro, cada racimo que se corta se lleva carbono, nitrógeno y fósforo del suelo y del aire. Sin embargo, año tras año el suelo sigue dando fruta. ¿De dónde sale la materia para fabricar tanto banano? ¿Se gasta o se reutiliza? Al final de esta página lo responderás.
La materia se recicla
Los seres vivos están hechos de materia: carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos. En la Tierra casi no entra materia nueva, así que los mismos átomos se usan una y otra vez. A este recorrido circular entre los seres vivos (bio) y el aire, el agua y las rocas (geo) se le llama ciclo biogeoquímico.
La energía es distinta. La luz del Sol entra, los seres vivos la usan y se pierde en forma de calor. Por eso la energía fluye en una sola dirección y la materia da vueltas.
En una cadena trófica, la materia y la energía viajan juntas: el productor (una planta) fija el carbono en azúcares con la luz del Sol; el consumidor primario come la planta y recibe ese carbono, el nitrógeno y la energía; el consumidor secundario come al primario. En cada nivel, la respiración libera CO₂ y calor. Los descomponedores devuelven al ambiente el carbono y el nitrógeno de los restos. La materia vuelve a empezar; la energía que se pierde como calor, no.
Dos estudiantes, Nayeli y Kevin, comparan los ciclos biogeoquímicos. Nayeli dice: «En todos los ciclos la materia se acaba, igual que la energía, y por eso los…
Dos estudiantes, Nayeli y Kevin, comparan los ciclos biogeoquímicos. Nayeli dice: «En todos los ciclos la materia se acaba, igual que la energía, y por eso los ecosistemas necesitan la luz del Sol». Kevin dice: «La materia se recicla, pero la energía no». Evalúa ambas afirmaciones. Usa como ejemplo el ciclo del nitrógeno o del carbono para explicar qué se recicla, qué no, y por qué los descomponedores son indispensables para que la vida continúe.
Ciclos del carbono y del oxígeno
El carbono es la base de las moléculas de la vida: azúcares, grasas y proteínas. El oxígeno lo respiramos y también forma parte del agua y del CO₂. Sus ciclos van juntos por dos procesos opuestos:
| Proceso | Quién lo hace | Gas que consume | Gas que libera |
|---|---|---|---|
| Fotosíntesis | Plantas, algas y algunas bacterias | Dióxido de carbono (CO₂) | Oxígeno (O₂) |
| Respiración | Casi todos los seres vivos | Oxígeno (O₂) | Dióxido de carbono (CO₂) |
Hay otros dos procesos que devuelven CO₂ al aire: la descomposición (hongos y bacterias que descomponen restos de seres vivos) y la combustión (quema de leña, bosques, gasolina o diésel).
Nombra los dos procesos biológicos principales que intercambian oxígeno y dióxido de carbono entre los seres vivos y la atmósfera. Para cada uno, indica qué gas se…
Nombra los dos procesos biológicos principales que intercambian oxígeno y dióxido de carbono entre los seres vivos y la atmósfera. Para cada uno, indica qué gas se consume y cuál se libera.
Ariana quiere explicar a su clase el ciclo del carbono en un cultivo de banano. Escribe, en orden, al menos cinco pasos que muestren cómo el carbono pasa del dióxido de…
Ariana quiere explicar a su clase el ciclo del carbono en un cultivo de banano. Escribe, en orden, al menos cinco pasos que muestren cómo el carbono pasa del dióxido de carbono del aire a la planta, luego a un animal que come la fruta y finalmente regresa a la atmósfera. Incluye los nombres de los procesos que intervienen.
El ciclo del nitrógeno
El nitrógeno forma parte de las proteínas y del material genético. El aire tiene casi 78 % de nitrógeno (N₂), pero plantas y animales no pueden usarlo así: su molécula es muy estable. Necesitan nitrógeno en forma de compuestos del suelo, como los nitratos.
Los pasos principales son:
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Fijación: ciertas bacterias convierten el N₂ del aire en compuestos que las plantas aprovechan. Muchas viven en nódulos de las raíces de las leguminosas (fréjol, haba, arveja, lenteja); otras viven libres en el suelo.
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Absorción: las plantas toman esos compuestos por las raíces y fabrican proteínas.
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Consumo: los animales obtienen nitrógeno al comer plantas u otros animales.
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Descomposición: las bacterias y hongos descomponedores degradan restos y desechos y devuelven compuestos nitrogenados al suelo.
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Retorno al aire: otras bacterias transforman parte de esos compuestos otra vez en N₂.
El nitrógeno es el gas más abundante del aire, pero la mayoría de los seres vivos no puede usarlo directamente. Explica quiénes son los organismos que transforman el…
El nitrógeno es el gas más abundante del aire, pero la mayoría de los seres vivos no puede usarlo directamente. Explica quiénes son los organismos que transforman el nitrógeno del aire en compuestos que las plantas pueden absorber y menciona dónde viven con frecuencia.
Un agricultor de Ambato siembra fréjol y observa que, después de la cosecha, el suelo donde crecieron estas plantas queda más fértil. Explica por qué ocurre esto…
Un agricultor de Ambato siembra fréjol y observa que, después de la cosecha, el suelo donde crecieron estas plantas queda más fértil. Explica por qué ocurre esto relacionándolo con el ciclo del nitrógeno. Menciona el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno y de las bacterias descomponedoras.
El ciclo del fósforo
El fósforo es parte del material genético, de los huesos y dientes, y de las moléculas que almacenan energía en las células. Su ciclo es diferente: no tiene una fase gaseosa importante. No hay un «fósforo del aire» como hay CO₂, O₂ o N₂. Casi todo el fósforo está en las rocas y en el suelo.
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La lluvia y el viento desgastan las rocas y liberan fosfatos al suelo y al agua.
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Las plantas absorben los fosfatos por las raíces (las algas, del agua).
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Los animales lo obtienen al comer plantas o a otros animales.
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Con los restos y desechos, los descomponedores lo devuelven al suelo y al agua.
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Parte llega al fondo de ríos y mares y, tras mucho tiempo, forma nuevas rocas. El ciclo es muy lento.
Indica de dónde proviene principalmente el fósforo que absorben las plantas y explica por qué el ciclo del fósforo se diferencia de los otros tres ciclos en que no tiene…
Indica de dónde proviene principalmente el fósforo que absorben las plantas y explica por qué el ciclo del fósforo se diferencia de los otros tres ciclos en que no tiene una fase gaseosa importante en la atmósfera.
Joel lee que, en los océanos frente a Manta, las algas necesitan fósforo para crecer. Explica cómo el fósforo pasa de las rocas al suelo, a las plantas y a los animales,…
Joel lee que, en los océanos frente a Manta, las algas necesitan fósforo para crecer. Explica cómo el fósforo pasa de las rocas al suelo, a las plantas y a los animales, y cómo puede volver otra vez al suelo. Indica además un efecto posible si llega demasiado fósforo de fertilizantes a un río o a un lago.
Cuando los humanos alteramos los ciclos
En la Amazonía ecuatoriana se talan bosques para abrir potreros y a veces se quema la vegetación. ¿Qué cambia en los ciclos?
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Hay menos árboles: baja la fotosíntesis, así que se absorbe menos CO₂ y se produce menos O₂.
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La combustión libera a la atmósfera el carbono guardado en la madera como CO₂.
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La madera restante se descompone y también libera CO₂.
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El suelo sin cobertura pierde nutrientes arrastrados por la lluvia, entre ellos nitrógeno y fósforo, y se vuelve menos fértil.
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Con más CO₂ en el aire se refuerza el efecto invernadero y el planeta se calienta.
En la Amazonía ecuatoriana se talan grandes extensiones de bosque para abrir potreros y se quema la vegetación. Analiza cómo esta práctica afecta el ciclo del carbono y…
En la Amazonía ecuatoriana se talan grandes extensiones de bosque para abrir potreros y se quema la vegetación. Analiza cómo esta práctica afecta el ciclo del carbono y el ciclo del oxígeno. Considera la fotosíntesis, la respiración, la combustión y la descomposición, y argumenta qué consecuencias tendría para la atmósfera y para el ecosistema.
Resumen
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La materia se recicla en los ciclos biogeoquímicos; la energía fluye desde el Sol y se pierde como calor.
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Carbono y oxígeno: la fotosíntesis consume CO₂ y libera O₂; la respiración consume O₂ y libera CO₂; la descomposición y la combustión devuelven CO₂.
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Nitrógeno: el N₂ del aire lo fijan bacterias (muchas en las raíces de leguminosas como el fréjol); los descomponedores devuelven nitrógeno al suelo.
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Fósforo: viene de las rocas, no tiene fase gaseosa importante y su ciclo es lento; el exceso de fertilizantes causa eutrofización.
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Vuelve al principio: el banano no «gasta» el suelo porque la materia se reutiliza; los descomponedores la devuelven al suelo y al aire, y la luz del Sol aporta la energía para volver a usarla.