Bloque 3. Equilibrio ecológico
Ciclos biogeoquímicos
Al terminar vas a poder seguir el recorrido de los cuatro elementos por el ecosistema, explicar por qué el del fósforo es el más lento y el del nitrógeno el que depende de bacterias, y contar cómo el ser humano altera cada uno.
Qué es un ciclo biogeoquímico y por qué existe
Un ciclo biogeoquímico es la ruta que sigue un elemento entre la parte viva (bio) y la parte no viva (geo) de un ecosistema, dando vueltas indefinidamente.
Existen por una razón física que vale la pena tener clara: la energía entra del sol y sale como calor, así que hace falta reponerla todos los días. La materia, en cambio, no entra ni sale: los átomos de carbono, nitrógeno y fósforo que hay en el planeta son prácticamente los mismos que había hace millones de años. Como no llegan átomos nuevos, la única manera de que la vida continúe es que los mismos átomos se usen una y otra vez.
Por eso son ciclos y no flujos: el carbono que hoy está en una hoja estuvo antes en el aire, y antes en un animal, y volverá al aire.
Los cuatro ciclos, en una vista
| Ciclo | Reservorio principal | ¿Tiene fase gaseosa? | Cómo entra a los seres vivos | Velocidad |
|---|---|---|---|---|
| Agua | océanos | sí | absorción por raíces, bebida | rápida |
| Carbono | atmósfera y océanos | sí | fotosíntesis | rápida |
| Nitrógeno | atmósfera (78 % del aire) | sí | solo por bacterias fijadoras | media |
| Fósforo | las rocas | no | desgaste de la roca y absorción por raíces | muy lenta |
Leé la columna de la fase gaseosa, porque explica la última: los tres primeros elementos pueden viajar por el aire, y el aire mueve las cosas rápido y a todas partes. El fósforo no tiene fase gaseosa: solo se mueve con el agua y con la roca que se desgasta. Por eso su ciclo es el más lento de los cuatro, y por eso el fósforo suele ser el nutriente limitante en muchos ecosistemas: no hay manera rápida de reponerlo.
Ciclo del agua
El agua se evapora de mares, ríos y lagos; en la altura se condensa y forma nubes; cae como precipitación; y en el suelo se infiltra hacia los acuíferos o escurre hacia los ríos.
Los seres vivos participan en dos puntos: las plantas la absorben por las raíces y la devuelven a la atmósfera por transpiración —que en un bosque es una cantidad enorme—, y los animales la toman y la eliminan.
Por qué el bosque importa acá: la cobertura vegetal frena la lluvia y hace que se infiltre en vez de correr. Sin bosque, la misma lluvia escurre de golpe: se lleva el suelo, causa inundaciones abajo y no recarga los acuíferos. Es la razón concreta de que proteger las cuencas sea proteger el agua.
Ciclo del carbono
El carbono circula entre cuatro lugares:
- La atmósfera, como CO₂.
- Los productores, que lo fijan por fotosíntesis y lo convierten en materia orgánica.
- Los consumidores, que lo obtienen al comer.
- Los descomponedores, que desarman los restos.
Todos —plantas, animales y descomponedores— devuelven CO₂ a la atmósfera al respirar. Parte del carbono se va también al océano, donde se disuelve.
Y hay una vía lenta que es la que explica el problema actual: cuando organismos antiguos quedaron enterrados sin descomponerse, su carbono quedó fuera del ciclo durante millones de años. Eso son el carbón, el petróleo y el gas.
Alteración humana: al quemar combustibles fósiles se devuelve a la atmósfera, en décadas, carbono que había tardado millones de años en salir del ciclo. El ciclo natural no está preparado para esa velocidad: la fotosíntesis y el océano no alcanzan a absorberlo al mismo ritmo, el CO₂ se acumula y refuerza el efecto invernadero. El problema no es el CO₂ en sí —es parte del ciclo—: es la velocidad.
Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es indispensable para las proteínas y los ácidos nucleicos. Y aquí está la paradoja que hace interesante este ciclo: el 78 % del aire es nitrógeno, y prácticamente ningún ser vivo puede usarlo.
La razón es química: el N₂ del aire tiene sus dos átomos unidos por un triple enlace, uno de los más fuertes que existen. Romperlo cuesta muchísima energía, y ni las plantas ni los animales pueden hacerlo. Los organismos están rodeados de nitrógeno y no lo alcanzan.
Quien sí puede son ciertas bacterias, y de ahí las etapas del ciclo:
- Fijación. Bacterias fijadoras convierten el N₂ del aire en amonio (NH₄⁺). Algunas viven libres en el suelo y otras dentro de nódulos en las raíces de las leguminosas —frijol, gandul, poró—, en mutualismo con la planta.
- Nitrificación. Otras bacterias transforman el amonio en nitritos y después en nitratos (NO₃⁻), que es la forma que las plantas absorben mejor.
- Asimilación. La planta absorbe nitratos y fabrica sus proteínas; los animales las obtienen al comer.
- Amonificación. Los descomponedores desarman los restos y devuelven amonio al suelo.
- Desnitrificación. Bacterias devuelven nitratos a la atmósfera como N₂, cerrando el ciclo.
Todo el ciclo depende de bacterias en cada paso. Esa es la respuesta a la pregunta más repetida del tema: la fijación del nitrógeno la hacen bacterias, no las plantas. La leguminosa no fija nitrógeno: aloja a quien lo fija.
Alteración humana: los fertilizantes nitrogenados meten al ciclo mucho más nitrógeno del que las bacterias fijarían. El exceso no se queda en el cultivo: se lava con la lluvia y llega a ríos, lagos y mar, donde produce eutrofización.
Ciclo del fósforo
El fósforo es indispensable para el ADN, el ATP y los huesos. Su reservorio son las rocas, y su ciclo es el más simple y el más lento:
- La roca se erosiona y libera fosfatos al suelo y al agua.
- Las plantas los absorben por las raíces.
- Suben por la cadena trófica al comer.
- Los descomponedores los devuelven al suelo.
- Una parte va a parar al fondo del mar como sedimento, y solo vuelve cuando ese fondo, en escalas geológicas, se levanta y se erosiona otra vez.
Sin fase gaseosa, sin atajos: por eso es limitante. Y por eso el fosfato es un recurso que se extrae de minas y no se fabrica.
Alteración humana: detergentes y fertilizantes fosfatados también terminan en el agua y también producen eutrofización.
Eutrofización: qué es y por qué mata peces
Aparece en dos ciclos, así que conviene entenderla una vez:
- Llega al agua un exceso de nitratos y fosfatos.
- Las algas, que estaban limitadas por esos nutrientes, se multiplican sin freno y cubren la superficie.
- La capa de algas tapa la luz y las plantas del fondo mueren.
- Las algas también mueren, y los descomponedores se multiplican para desarmar toda esa materia.
- Los descomponedores respiran, y al respirar consumen el oxígeno disuelto del agua.
- Sin oxígeno, los peces mueren asfixiados.
Fijate en la ironía del proceso, que es lo que hay que poder contar: el agua no se envenena. Lo que mata a los peces es el consumo de oxígeno de los descomponedores que se dieron banquete con las algas que crecieron de más. Un exceso de nutrientes termina en una falta de oxígeno.
Los errores que más se cobran
- Decir que las plantas fijan el nitrógeno del aire. Lo fijan bacterias; la planta las aloja.
- Darle fase gaseosa al fósforo. No la tiene: por eso es el más lento.
- Decir que la eutrofización envenena el agua. La deja sin oxígeno.
- Decir que el CO₂ es contaminante en sí. Es parte del ciclo; el problema es la velocidad a la que lo estamos devolviendo.
Tip para el examen
Ordená los cuatro ciclos por una sola pregunta: ¿el elemento viaja por el aire? El agua, el carbono y el nitrógeno sí; el fósforo no, y por eso es el más lento y el que suele limitar. Del nitrógeno acordate de la paradoja: hay 78 % en el aire y nadie lo puede usar porque el triple enlace es durísimo, así que todo depende de bacterias. Y para la alteración humana, las dos respuestas seguras son quema de combustibles fósiles —carbono, efecto invernadero— y fertilizantes —nitrógeno y fósforo, eutrofización—, donde lo que mata a los peces es la falta de oxígeno, no un veneno.