CICLO DE NUTRIENTES

ING. ANSHIE WISMANN M.

Un ciclo de nutrientes (o reciclaje ecológico) es el movimiento e intercambio demateria orgánica e inorgánica para regresar a la producción de materia viva. Elproceso es regulado por los caminos de la red trófica que descomponen lamateria en nutrientes minerales. El ciclo de nutrientes se realiza en los ecosistemas.Los ecosistemas son sistemas interconectados en los cuales la materia y energíafluyen y son intercambiados en la media que los organismos se alimentan,digieren y migran. Los minerales y nutrientes se acumulan en configuraciones ydensidades variables a lo largo de la Tierra. Los ecosistemas reciclan a nivel local,incorporando los nutrientes minerales en la producción de biomasa, y en escalamayor ellos participan de un sistema global en el que la materia esintercambiada y transportada a través de grandes ciclos bioquímicos.

Los troncos caídos constituyen hábitats paraotras criaturas que descomponen los materiales yreciclan los nutrientes regresándolos a laproducción.

El ciclo de nutrientes es el sistema de recicladode la naturaleza. Todas las formas de recicladoposeen lazos de realimentación que utilizanenergía en el proceso de regresar material paravolverlo a utilizar. El reciclado en la ecología esregulado en gran medida durante el proceso dedescomposición.

Desde la más grande hasta la más pequeña

de las criaturas vivientes reciclan los nutrientes

con sus movimientos, sus residuos, y sus

actividades metabólicas. Esta figura muestra un

ejemplo de la ballena que cicla nutrientes a

través de capas del agua del océano. Las

ballenas pueden desplazarse a grandes

profundidades para alimentarse de peces del

fondo (tales como sonso Ammoditidos) y en la

superficie para alimentarse con krill y plancton

a niveles poco profundos. La ballena mejora el

crecimiento y la productividad en otras partes

del ecosistema

Flujo de energía y nutrientes en los ecosistemas

Es el nombre que recibe la totalidad de la cadena trófica, así como el flujo decualquier fuente aprovechable de energía. El flujo de energía es elaprovechamiento de los productos primarios y secundarios por organismos que asu vez utilizaron consumidores primarios herbívoros de los cuales se alimentan losconsumidores secundarios o carnívoros.La cantidad de nutrientes y energía en la Tierra es muy pequeña, y por eso tienediferentes ciclos. El ciclo empieza en los productores, los cuales captan la luz solar,y la utilizan en un ciento por ciento. Luego, al ser consumidos por un consumidor delprimer orden, el diez por ciento aproximadamente de esa energía pasa a ese servivo. Si seguimos con la cadena trófica, nos encontramos con los consumidores desegundo orden que, al alimentarse de los del primer orden, toman también un diezpor ciento de su energía, lo que sería un uno por ciento de la original. El siguienteeslabón son los consumidores de tercer orden, que obtienen un 0,1% de la energíaprimeramente obtenida por el productor. Así, los descomponedores nada máspueden sacar el 0,01% de la energía, lo que significa que esta se pierde a medidaque se avanza en la cadena alimentaria, o sea, se libera al ambiente en otrasformas de energía, tales como la térmica.

Flujo de energía

La energía primaria proviene del sol.

Niveles tróficos

Los niveles tróficos son el tipo de clasificación según el tipo de alimentación quetiene cada especie. Son:

• Autótrofos o productores• Heterótrofos o consumidores:• Consumidores• Descomponedores

Los productores

Constituyen el primer nivel trófico. Toman la energía del sol y la transforman enmoléculas orgánicas ricas en carbohidratos, lípidos y azúcares. Los principalesproductores en los diferentes ecosistemas son:• Ecosistemas acuáticos: algas.• Ecosistemas terrestres: plantas.

Los consumidores

Son aquellos que se clasifican en:• Consumidores Primarios (herbívoros).- Se alimentan de los organismosproductores.• Consumidores Secundarios(carnívoros).- Se alimentan de herbívoros.• Consumidores Terciarios.- Se alimentan de los consumidores secundarios.• Descomponedores.- Son principalmente bacterias y hongos. Se alimentan delos seres muertos, y de sus desechos; así forman una conexión entre lo orgánicoy lo inorgánico.

El flujo de energía, se puede graficar mediante pirámides alimenticias, cadenas

alimenticias, y redes alimenticias.

• Las pirámides alimenticias, reflejan el número de individuos, presentes en cada

nivel(menos los descomponedores), trófico. Mientras más alto se llega en la pirámide

(mayor nivel), menos integrantes se tienen, y menos energía.

• Las cadenas alimenticias, reflejan la transferencia de energía, desde productores,

hasta descomponedores, pasando por todos los niveles tróficos.

• Las Redes alimenticias, son uniones de cadenas alimenticias. Esta muestra la relación

entre diferentes cadenas alimenticias.

Los organismos son compuestos porelementos químicos (C, N, P, etc.).

⇓Flujo de elementos químicos

⇓Describe y comprende el ecosistema

Intercambio biológico de nutrientes e intercambio

físico de nutrientes interactúan.⇓

Ciclos de nutrientes se llaman ciclos biogeoquímicos.

Ciclos Biogeoquímicos(Ciclismo de nutrientes entre la comunidad y

el medio ambiente)

Flujo de nutrientes: ingreso y egreso de nutrientes en el ecosistema.

Ingreso meteorológico: ingreso de materiales solubles en lluvia, gasesatmosféricos y polvo en viento.

Ingreso geológico: erosión de rocas y elementos transportados porsuperficie o subsuperficie de desagüe

Ingreso biológico: movimientos de animales entre ecosistemas

Gracias a las interacciones entre diferentes especies y organismos, los nutrientes seacaban, se desplazan, y se reutilizan cumpliendo así un movimiento cíclico, en losecosistemas. Hay unos nutrientes de especial importancia, que son:

• Agua• Carbono• Oxígeno• Nitrógeno• Fósforo

El agua, es un compuesto fundamental para la vida, ya que actúa comosolvente para las reacciones químicas que se dan dentro de los organismos. Elagua le permite tomar los nutrientes del suelo a las plantas, y el oxígeno del aire alos animales. Se da en 4 pasos básicos:

1. La evotranspiración. Es el proceso, mediante el cual, el agua pasa de estadolíquido a gaseoso, (vapor de agua). En este proceso, se dan dos pasosimportantes: La evaporación directa del agua, y la transpiración de losorganismos, especialmente, de las plantas, que liberan agua. Laevotranspiración, aumenta con la temperatura, y la velocidad del viento.

2. La precipitación. Es el procedimiento, por el cual, el vapor de agua secondensa, y cae a la tierra en forma de lluvia.

3. El almacenamiento, tiene lugar en los océanos y en los ríos. También, se da enlos casquetes polares, en forma de hielo. Tal es la cantidad de aguaalmacenada en los polos, que si estos se derritiesen, el nivel del mar, subiría 80mts. Los polos cubren 17 millones de kilómetros cuadrados, y tienen unaprofundidad de más o menos 1 kilómetro y medio. El agua también sealmacena en los picos con nieves perpetuas.

4. La escorrentía. Es el proceso por el cual, el agua "rueda" hasta el océano. Se daen los ríos y en las quebradas, principalmente.

El Agua forma casi tres cuartas partes del mundo. Está distribuida de estamanera:

• Salada:97%• Dulce:3%• Hielo polar y glaciares:77.5%• Subterránea:22%• Continental, superficial, y atmosférica:0.5%• Lagos y zonas húmedas:92%• Atmósfera:7%• Ríos:1%

Este ciclo comienza cuando los organismos productores, toman dióxido decarbono, para realizar la fotosíntesis, y lo incorporan a sus tejidos, en forma deazúcares. El carbono, al igual que el fósforo, pasa de nivel trófico a niveltrófico en las cadenas y redes alimenticias. Vale decir, que parte del carbonoabsorbido por las plantas es expulsado luego por las mismas, en el procesode la respiración. Igual sucede con los consumidores; almacenan parte delcarbono consumido, y el resto lo liberan en la respiración. Al final, losdescomponedores desarman las moléculas, y liberan el dióxido de carbonoa la atmósfera. El dióxido de carbono puede entrar también al agua.

Incremento de CO2 en la Atmósfera

Se puede dividir en las siguientes partes:

1. El O2, sale de las plantas, en el proceso de fotosíntesis. En el aguatambién hay bastante oxígeno(La molécula está compuesta por un átomode oxígeno, y dos de hidrógeno). Esta sube en el proceso de evotranspiracióna la atmósfera. En las partes muy altas, los rayos solares descomponen lamolécula del agua, separando así el oxígeno del hidrógeno. Los organismosfotosintéticos también producen oxígeno

El ciclo del oxígeno. El oxígeno sufre

varias transformaciones, como agua, y

surge como desecho de la fotosíntesis

de los organismos fotosintéticos

1. Los organismos aeróbicos, utilizan el oxígeno para la respiración, desechando asídióxido de carbono. Por esto se dice que el ciclo del oxígeno está muy ligadocon el del carbono y el agua.

2. El dióxido de carbono es usado por los organismos fotosintéticos, y sale comodesecho oxígeno.

Así, pueden suceder dos cosas:

1. Los organismos aeróbicos lo reutilizan, y luego los fotosintéticos, completando elciclo, o

2. El oxígeno sea incorporado al agua, junto con dos átomos de hidrógeno. Así, estaagua sube, y completa y repite el susodicho ciclo.

1. El nitrógeno, es un elemento muy importante en la tierra. Forma el 78% de laatmósfera. Es fundamental en la estructura de los aminoácidos, lasproteínas, y los ácidos nucléicos. Sin embargo, no puede ser utilizadodirectamente por los organismos. Así, tiene que ser transformado para el usode los organismos. El ciclo sigue los siguientes pasos:

1. Transformación. Diferentes bacterias transforman el nitrógeno:• Los Clostridios, fijan el nitrógeno al suelo.• Los Rizobios, que viven en los nódulos de algunas legumbres, y transforman el

nitrógeno, para que la planta lo pueda utilizar

2. Cadena trófica. Luego, el nitrógeno toma el camino de las redes y cadenasalimenticias, de herbívoros, a carnívoros. Luego, el nitrógeno regresa al suelo, en formade desechos, y cuerpos muertos.

3. Regreso al suelo. El nitrógeno vuelve al suelo en forma de amoníaco. El amoniacopuede ser utilizado por las plantas otra vez, o permanecer en el suelo, convirtiéndoseen nitratos. Estos nitratos son regresados a la atmósfera gracias a las pseudomonas,que restituyen el nitrógeno a la atmósfera.

El fósforo, es indispensable para la vida en la tierra. Hace parte de loshuesos, de los ácidos nucleicos, de los fosfolípidos de las membranascelulares, es el principal componente del ATP, del cual los seres vivos tomanenergía y nutrientes. Este ciclo, es el único que no tiene movimientos sobrela faz terrestre. El fósforo se mueve a través de sus sitios de almacenamiento.Son las rocas sedimentarias, y los organismos vivos. Se da en los siguientespasos:

1. Erosión. Las rocas ricas en fósforo, se erosionan con el tiempo. El fósforo,por lo tanto, también se disuelve, y se incorpora en la tierra en forma defosfatos.2. Cadenas tróficas. Las plantas absorben los fosfatos de la tierra, y luego,el fósforo se mueve con los organismos, en las cadenas y redes tróficas,hasta que llega a los organismos descomponedores (como por ejemplo:hongos, y bacterias).

Los fenómenos volcánicos, y en general, geológicos, pueden trasladar las rocassedimentarias, y los fosfatos.

También puede suceder, que no todo el fósforo sea absorbido por las plantas, sinoque sea arrastrado por las corrientes acuíferas. En estos casos, es transportado al mar,en donde es depositado junto con los sedimentos marinos, al fondo del océano.Luego de varios años, se incorpora a las rocas, que más tarde, pueden subir a lasuperficie por algún fenómeno geológico, comenzando así, nuevamente el ciclo. Alestar el fósforo en el mar, puede suceder que los animales lo beban, por esto, losorganismos marinos son ricos en fósforo.