El intercambio de sustancias químicas entre formas bióticas y abióticas, de manera cíclica, dentro y fuera de los ecosistemas lleva a otro concepto en ecología: los ciclos biogeoquímicos. La circulación de diferentes elementos se activa a través del sol, comosucede con las corrientes marinas, los sistemas atmosféricos y otros fenómenos naturales que describen el movimiento de todos los elementos, permitiendo el pasaje de materia para el mantenimiento de la vida del planeta.
Los ciclos biogeoquímicos presentan diferentes fases: geológica, hidrológica y biológica. El flujo entre ellas determina la naturaleza cíclica de los movimientos de la materia en la Tierra, siendo de importancia vital las fases biológicas, ya que a través de ellas se regula la velocidad de los ciclos.
En el ecosistema, los compartimentos de mayor importancia en la circulación de la materia son la biomasa vegetal (la biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica), los suelos y rocas y los insumos atmosféricos.
La biomasa vegetal absorbe nutrientes y minerales del suelo en proporción a sus necesidades productivas y los almacena temporalmente. Estos nutrientes y minerales retornan al suelo por medio de la lixiviación, la caída de las estructuras vegetales muertas y la erosión del suelo.8
También las especies consumidoras contribuyen a la recirculación de minerales y nutrientes, de igual modo que los vegetales, por descomposición después de muertos o por su pasaje a través de los eslabones de la cadena alimentaria.9
La humanidad obtiene beneficios directos de estos ciclos, ya que el mantenimiento de la civilización se hace a expensas de la energía potencial almacenada en el petróleo y en los minerales que sirven de materia prima para la manufactura. Estos productos ya han sido concentrados por los ciclos bioquímicos en depósitos, con frecuencia accesibles a la tecnología. Ahora bien, de igual modo que los movimientos de agua y de minerales permiten mantener la vida en el planeta, también las sustancias tóxicas circulan porlos sistemas naturales afectando la vida de los seres humanos.
Se debe destacar la magnitud de estos ciclos biogeoquímicos para el mantenimiento del planeta y señalar que los sistemas naturales son beneficiosos por sus funciones concentradoras y disipadoras de la materia y la energía.
La alteración y/o interrupción temporaria de alguno de estos ciclos biogeoquímicos debido a la aceleración o desaceleración de los flujos de materia, así como la transformación de
8 En el caso de sistemas estables, estas pérdidas se compensan con la erosión de las rocas y la formación de
suelos, por medio de insumos atmosféricos que llegan al sistema (polvo y/o lluvia).
9 Las estrategias de los diferentes sistemas para conservar y circular sus materiales (agua, minerales y nutrientes)
tienen implicancias importantes en el manejo de los mismos. Por tal motivo, es necesario conocer el funcionamiento del ecosistema en estos aspectos, ya que los sistemas que se desarrollan en zonas con escasez de minerales y nutrientes se adaptan para conservar dichos elementos, mientras que, cuando existe abundancia de nutrientes y minerales, los ecosistemas no tienen mecanismos de conservación especializados.
materiales (agua, nutrientes, minerales) en compuestos tóxicos, son ejemplos de los graves daños que el hombre realiza sobre la naturaleza y con amenaza de su propia existencia. El accionar del hombre puede verse reflejado en lugares muy distantes y aún a nivel global, como ha sucedido con el DDT y las sustancias radioactivas, que han aparecido en regiones alejadas de la civilización.
Los efectos globales constituyen una amenaza para el bienestar humano, puesto que una pequeña alteración en un ciclo global puede resultar en grandes cambios para muchas especies dentro de los ecosistemas. Por ejemplo, la devastación de bosques tropicales puede alterar los ciclos hidrológicos y sedimentarios de zonas mucho más extensas que las intervenidas, modificando muchas formas de vida originales. Otro ejemplo conocido es el aumento del CO2
(dióxido de carbono) como producto de la actividad industrial y de transporte, que genera un cambio climático en todo el planeta debido a la alteración del ciclo del carbono.
Existen diferentes tipos de ciclos biogeoquímicos:
• Ciclos sedimentarios: en los cuales los nutrientes circulan principalmente por la corteza terrestre (suelo, rocas, sedimentos), la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos son reciclados mucho más lentamente que en los ciclos gaseosos. Son retenidos en las rocas sedimentarias durante largos periodos de tiempo con frecuencias de miles a millones de años. Ejemplos de este tipo de ciclo son el azufre y fósforo.
Ciclo de l a z ufr e
Precipitación–Deposición Descom posición
anaeróbica
Descom posición aeróbica Azufre atm osférico Azufre en el suelo Azufre en organism os vivos Azufre en organism os m uertos Ciclo de l fósfor o
Liberación ( m et eorización, Muert e m inería, ingest ión)
Fósforo en organism os vivos ( orgánico) Fósforo en organism os m uertos ( orgánico) Fósforo terrestre ( inorgánico)
• Ciclos gaseosos: en ellos los nutrientes circulan entre la atmósfera y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos, los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia de horas o días. La transformación de la sustancia involucrada cambia de ubicación geográfica y se fija a partir de una materia prima gaseosa. Ejemplos de ciclos gaseosos son el nitrógeno y el carbono.
• Ciclo hidrológico: el agua es vehículo de materiales, sujeta a un ciclo natural. Este ciclo es un proceso continuo de transferencia de agua a través de diferentes fases (atmosférica, terrestre, oceánica, biológica) que involucra una cantidad única de la misma. 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 nubes. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos, otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o al océano. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Más tarde o más temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación y transpiración de las plantas.
Ciclo de l n it r óge n o
Fij ación Desnit rificación I ngest ión Muert e
Nitrificación
Nit rógeno at m osférico Nit rógeno en organism os vivientes Nit rógeno en el suelo Nit rógeno en organism os m uert os Ciclo de l ca r bon o Fotosíntesis Respiración
Com bust ión Descom posición Muert e
Fosilización Carbono at m osférico
( inorgánico) organism os vivosCarbono en los
Carbono fosilizado Carbono en los organism os m uert os
Este ciclo es clave para la vida humana y para el equilibrio ecológico del planeta. Sin embargo, en la actualidad, el consumo excesivo de agua dulce para uso agrícola, industrial y doméstico, junto con la gestión inadecuada de las aguas residuales, amenaza la viabilidad. Esta alteración afecta negativamente a los organismos vivos, en algunos casos hasta el punto de la extinción. Por otro lado, las perturbaciones de este ciclo perjudican en mayor medida a las poblaciones más pobres, en función de que su sustento depende del mismo para obtener los alimentos que les permiten vivir dignamente.