Aspectos a destacar

El carbono es un elemento esencial en los cuerpos de los seres vivos. También es económicamente importante para los humanos modernos, en la forma de combustibles fósiles.

El dióxido de carbono CO₂ de la atmósfera es absorbido por los organismos fotosintéticos que lo usan para producir moléculas orgánicas, las cuales viajan a través de las cadenas alimenticias. Al final, los átomos de carbono son liberados como CO₂ durante la respiración.

Los procesos geológicos lentos, entre los que están la formación de rocas sedimentarias y combustibles fósiles, contribuyen al ciclo del carbono a lo largo de escalas prolongadas de tiempo.

Algunas actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y la deforestación, aumentan el CO₂ atmosférico y afectan el clima y los océanos de la tierra.

El carbono: elemento constitutivo y fuente de energía:

Alrededor del 18% de la masa de tu cuerpo compuesto por átomos de carbono, y esos átomos son fundamentales para tu existencia.

Sin el carbono, no tendrías las membranas plasmáticas de tus células, ni las moléculas de azúcar que usas como combustible, ni siquiera el ADN que porta las instrucciones para construir y poner en funcionamiento tu cuerpo.

El carbono es parte de nuestros cuerpos, pero también es parte de nuestras industrias modernas. Los compuestos de carbono de plantas y algas que existieron hace mucho tiempo forman los combustibles fósiles, como el carbón y el gas natural, que usamos actualmente como fuentes de energía. Cuando estos combustibles fósiles se queman, se libera dióxido de carbono CO₂ en el aire, lo que resulta en niveles cada vez mayores de CO₂ atmosférico. Este aumento en los niveles de CO₂ afecta el clima de la Tierra y es una preocupación ambiental importante en todo el mundo.

El ciclo del carbono se estudia con más facilidad como dos ciclos más pequeños interconectados:

Uno que comprende el intercambio rápido de carbono entre los organismos vivos, y otro que se encarga del ciclo del carbono a través de los procesos geológicos a largo plazo

Aunque los veremos de manera separada, es importante tomar en cuenta que estos ciclos están enlazados entre sí. Por ejemplo, las reservas de CO₂ atmosférico y oceánico que son utilizadas por los organismos vivos son las mismas que los procesos geológicos reciclan.

Como una breve descripción, el carbono existe en el aire mayoritariamente como dióxido de carbono CO₂ gaseoso, el cual se disuelve en el agua y reacciona con las moléculas de esta para producir bicarbonato: HCO₃^–. La fotosíntesis que llevan a cabo las plantas terrestres, las bacterias y las algas, convierte el dióxido de carbono o el bicarbonato en moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas producidas por los organismos fotosintetizadores pasan a través de las cadenas alimenticias, y la respiración celular convierte nuevamente el carbono orgánico en dióxido de carbono gaseoso.

Aspectos  a destacar

El nitrógeno es un componente esencial de los cuerpos de los seres vivos. Los átomos de nitrógeno se encuentran en todas las proteínas y en el ADN.

El nitrógeno existe en la atmósfera como 2N₂ gaseoso. Durante la fijación del nitrógeno, las bacterias convierten el 2N₂ en amoníaco, una forma de nitrógeno que puede ser utilizada por las plantas. Cuando los animales comen plantas, adquieren compuestos nitrogenados que pueden utilizar.

El nitrógeno es un nutriente limitante común en la naturaleza y la agricultura. Un nutriente limitante es aquel que está disponible en una cantidad mínima y por lo tanto limita el crecimiento.

Cuando los fertilizantes que contienen nitrógeno y fósforo llegan a los ríos y lagos, pueden provocar florecimientos de algas, proceso conocido como eutrofización.

Introducción

¡El nitrógeno está en todas partes! De hecho, el 2N₂ gaseoso compone alrededor del 78% del volumen de la atmósfera de la Tierra, lo que sobrepasa con mucho al oxígeno, que consideramos aire, pero tener nitrógeno a nuestro alrededor y ser capaz de aprovecharlo son dos cosas muy distintas. Tu cuerpo, y el de las plantas y animales, no tienen la capacidad de convertir el 2N₂ a una forma utilizable. Nosotros los animales, y nuestras amigas las plantas, no tenemos las enzimas para capturar o fijar el nitrógeno atmosférico.

Aun así, tu ADN y tus proteínas tienen una buena cantidad de nitrógeno. ¿De dónde viene ese nitrógeno? En el mundo natural: proviene de las bacterias.

Las bacterias juegan un papel fundamental en el ciclo del nitrógeno.

El nitrógeno ingresa al mundo de lo vivo por medio de las bacterias y otros procariontes unicelulares que convierten el nitrógeno atmosférico 2N₂ en formas biológicamente utilizables mediante un proceso llamado fijación del nitrógeno. Algunas especies de bacterias fijadoras de nitrógeno viven libremente en el suelo o el agua, mientras que otras son simbiontes benéficos que viven dentro de las plantas.

[¿Cuáles son algunos ejemplos de procariontes fijadores de nitrógeno?]

Los microorganismos fijadores de nitrógeno capturan el nitrógeno atmosférico al convertirlo en amoníaco, NH₃, el cual puede ser absorbido y utilizado por las plantas para producir moléculas orgánicas. Las moléculas nitrogenadas pasan a los animales cuando estos consumen plantas, y una vez dentro del cuerpo, pueden ser incorporadas al mismo o pueden ser degradadas y excretadas como desecho, como la urea de la orina.

Aspectos a destacar

El fósforo es un nutriente esencial que se encuentra en las macromoléculas, incluyendo el ADN de los humanos y otros organismos.

El ciclo del fósforo es lento. La mayor parte del fósforo que existe en la naturaleza se encuentra en forma de ion fosfato, PO₄^-3.

A menudo, el fósforo es el nutriente limitante, o el nutriente más escaso y que por ello restringe el crecimiento, en los ecosistemas acuáticos.

Cuándo el nitrógeno y el fósforo de los fertilizantes son acarreados por los escurrimientos hasta los lagos y océanos, producen eutrofización: el crecimiento excesivo de algas. Las algas pueden agotar el oxígeno del agua y crear una zona muerta.

Introducción

¿Es importante el fósforo? Eso depende, ¿te gusta tener ADN, membranas celulares o huesos en tu cuerpo? La respuesta probablemente es sí.

El fósforo es un nutriente esencial para los seres vivos. Es una parte fundamental de los ácidos nucleicos, como el ADN y de los fosfolípidos que conforman nuestras membranas celulares. En la forma de fosfato de calcio, también es el componente de soporte de nuestros huesos.

En la naturaleza, el fósforo a menudo es el nutriente limitante —en otras palabras, es el nutriente que se encuentra en menor cantidad y por lo tanto limita el crecimiento— especialmente en los ecosistemas acuáticos de agua dulce.

El ciclo natural del fósforo

El ciclo del fósforo es lento en comparación con otros ciclos biogeoquímicos como el del agua, el carbono y el nitrógeno.

En la naturaleza, el fósforo se encuentra sobretodo en forma de iones fosfato, PO₄^-3.

Los compuestos fosfatados se encuentran en las rocas sedimentarias y, a medida que estas se meteorizan —se desgastan a lo largo del tiempo— el fósforo que contienen se filtra lentamente hacia el suelo y las aguas superficiales. La ceniza volcánica, los aerosoles y el polvo mineral también pueden ser fuentes significativas de fosfatos, aunque el fósforo no tiene realmente una fase gaseosa como el carbono, el nitrógeno y el azufre.

Las plantas pueden absorber los compuestos fosfatados del suelo y transferirlos a los animales que se las comen. Cuando las plantas y los animales excretan desechos o mueren, los fosfatos pueden ser absorbidos por los organismos detritívoros o regresar al suelo. Los compuestos fosfatados también pueden ser transportados en los escurrimientos hacia los ríos, lagos y océanos, donde son absorbidos por los organismos acuáticos.

Cuando los compuestos fosfatados de los cuerpos o desechos de los organismos marinos se hunden hasta el suelo oceánico, forman nuevas capas sedimentarias. Con el transcurso de largos periodos de tiempo, la roca sedimentaria fosfatada puede moverse del océano a la tierra mediante un proceso geológico llamado levantamiento. Sin embargo, este proceso es muy lento y el ion fosfato promedio tiene un tiempo de residencia oceánica —tiempo que pasa en el océano— de 20,000 a 100,000 años.