Ciclos de la materia: El ciclo del nitrógeno y el ciclo del carbono

Todos los ciclos de la materia

Una de las formas en que la naturaleza recicla es a través del ciclo del carbono.

Sabes de reciclaje, ¿verdad? Probablemente todos clasifiquemos nuestra basura para guardar cosas como latas de aluminio, botellas de plástico y periódicos. Probablemente todos también sepamos por qué lo hacemos: para conservar recursos. ¿Qué pasaría si no conserváramos los recursos? Bueno, las cosas que se utilizan para fabricar esos productos pueden volverse más escasas, lo que lleva a las empresas a buscar más recursos naturales en bruto del medio ambiente, lo que aumenta los precios. En algunos casos, se deberían diseñar nuevas formas para fabricar esos productos si no se pueden encontrar nuevas fuentes.

Reciclar es solo una buena idea, y la naturaleza es una recicladora maestra. Incluso cuando los humanos no lo hacen, la naturaleza se saldrá con la suya y volverá a hacer ciclos de átomos y moléculas. El carbono y el nitrógeno son excelentes ejemplos de cómo la naturaleza hace esto.

Ciclismo de carbono

Una de las formas en que la naturaleza recicla la materia es a través del ciclo del carbono . El ciclo del carbono es el ciclo del carbono a través del medio ambiente global. El carbono es un elemento químico y un componente clave de muchos sistemas en la biosfera, desde actuar como parte del termostato de la tierra hasta ser uno de los elementos clave en la fotosíntesis, que es cuando las plantas producen azúcares para obtener energía.

Para que el ecosistema funcione correctamente, todas las partes necesitan un suministro adecuado de carbono. Por lo general, esto no es un problema, ya que la naturaleza es eficiente en el ciclo del carbono. Dado que el proceso es un ciclo, debemos elegir un lugar para comenzar.

Uno de los mayores depósitos de carbono es la atmósfera , que contiene aproximadamente un 0,038% de dióxido de carbono. Hay dos formas de eliminar el carbono de la atmósfera. La primera es a través de la fotosíntesis , donde las plantas absorben CO2, agua y luz solar para crear azúcares para obtener energía, y el gas oxígeno emerge como subproducto. Una vez dentro de las plantas, el carbono se mueve a través de las cadenas alimenticias , donde los organismos se convierten en nutrientes, incluidos herbívoros, carnívoros y, en última instancia, descomponedores. A través de los organismos vivos, el carbono se vuelve a liberar a la atmósfera a través de la respiración (donde los organismos usan oxígeno para generar energía a partir de nutrientes y producen dióxido de carbono como desecho), liberado por combustión.(el proceso de quemar algo) o descomponerse en el suelo como parte del cuerpo del organismo. Una vez enterrado en el suelo, el carbono se puede convertir en combustibles fósiles durante largos períodos de tiempo y luego volver a entrar en la atmósfera por combustión.

Si el carbono no ingresa a las plantas terrestres mediante la fotosíntesis, se puede llevar al océano.

Si el carbono de la atmósfera no ingresa a una planta terrestre (o terrestre) por fotosíntesis, puede disolverse en el océano. Aquí puede ser absorbido por las plantas marinas a través de la fotosíntesis, al igual que en las plantas terrestres, o puede incorporarse a los sedimentos. Los organismos marinos también pueden absorber moléculas de carbono disueltas y usarlas junto con el calcio en el agua de mar para producir carbonato de calcio, que es un componente importante de las conchas y esqueletos de los organismos marinos.

Cuando estos organismos mueren, sus conchas y huesos se depositan en el fondo del océano, donde pueden cubrirse y permanecer durante largos períodos de tiempo. Bajo una gran presión del agua y los sedimentos, estas conchas se rompen y forman roca caliza.

La piedra caliza es el depósito de almacenamiento de carbono más grande de la tierra. Una vez formado en piedra caliza, el carbono generalmente permanece atrapado en la roca. Sin embargo, también puede disolverse muy lentamente para volver a liberarse como dióxido de carbono a la atmósfera o, si la piedra caliza se expone a la intemperie y se disuelve con la lluvia ácida, se libera como dióxido de carbono. Esto completa el ciclo, devolviendo todo el carbono a la atmósfera donde comenzó. Entonces, siguiendo esta línea de pensamiento, las moléculas de carbono que están en nuestro cuerpo han estado circulando en la tierra desde que se formó y continuarán haciéndolo a medida que exhalemos cada respiración, devolviendo el CO2 a la atmósfera.

Ciclos de nitrógeno

A diferencia del carbono, el nitrógeno no puede ser utilizado directamente como nutriente por plantas o animales.

Al igual que el carbono, el nitrógeno también siempre ha estado presente en la tierra y, en el ciclo del nitrógeno , el nitrógeno circula a través del medio ambiente global. El nitrógeno también es un elemento químico y es el elemento más abundante en la atmósfera, constituyendo el 78% de la atmósfera. El nitrógeno es muy poco reactivo con otros elementos, y las plantas y los animales no pueden utilizarlo directamente como nutriente como lo hacen el oxígeno o el carbono. Sin embargo, el nitrógeno se puede convertir en formas utilizables por plantas y animales, ya sea por rayos o bacterias. Una vez convertido en formas utilizables, el nitrógeno puede circular el resto del camino a través del ecosistema.

Como se mencionó, la atmósfera es la mayor reserva de nitrógeno. El N2 se produce cuando dos átomos de nitrógeno están unidos muy fuertemente. Los rayos tienen suficiente energía para dividir estos átomos, que luego se unen con el oxígeno en la atmósfera para producir nitratos que fertilizan el suelo y se incorporan a las plantas como nutrientes.

En un proceso conocido como fijación de nitrógeno , bacterias especiales pueden convertir el gas nitrógeno en la atmósfera directamente en amoníaco, que es un nutriente importante para las plantas. De esta manera, el nitrógeno ingresa al ecosistema desde la atmósfera. Esta conversión la realizan las cianobacterias del suelo o una bacteria que vive en las raíces de ciertas plantas conocidas como leguminosas, como la soja o la alfalfa.

La bacteria rhizobium fija nitrógeno para que pueda ser absorbido por las raíces de las plantas.

En esta imagen, las bacterias son las manchas oscuras que viven dentro de las raíces de esta planta de soja. Las legumbres tienen nódulos en las raíces que albergan estas bacterias fijadoras de nitrógeno conocidas como rizobio. Una vez que el nitrógeno se divide en nitratos o las bacterias lo fijan, las raíces de las plantas pueden absorber compuestos de nitrógeno en un proceso conocido como asimilación.. Una vez absorbidos, el ADN, las proteínas y los aminoácidos son los principales compuestos nitrogenados de la planta. Los animales también necesitan nitrógeno para producir estos mismos compuestos, por lo que lo obtienen de los alimentos que comen, como plantas u otros animales. Luego, el nitrógeno se retiene en el cuerpo en estos organismos hasta que mueren. Después de la muerte, los descomponedores, como los hongos y las bacterias, convierten el nitrógeno de las proteínas, el ADN y otros compuestos en sustancias de amoníaco y, finalmente, en nitrógeno gaseoso para ser utilizado nuevamente.

Después de que un animal muere, los descomponedores convierten el nitrógeno de sus proteínas en amoníaco y gas nitrógeno.

Resumen de la lección

La materia de la tierra opera en un sistema cerrado donde los átomos y las moléculas circulan continuamente a través de los sistemas terrestres. Este es el caso tanto del ciclo del carbono como del ciclo del nitrógeno . Ambos ciclos modelan las rutas que toma cada tipo específico de átomo o molécula a medida que fluye hacia diferentes componentes vivos y no vivos del medio ambiente a través de procesos como la fotosíntesis (en el ciclo del carbono) y la fijación de nitrógeno (en el ciclo del nitrógeno).

Los mayores depósitos de carbono de la tierra son las rocas calizas y el dióxido de carbono disuelto en el agua de mar. El carbono se abre paso a través de los seres vivos como compuestos a base de carbono, como moléculas de energía, grasas y proteínas, y eventualmente regresa a la atmósfera. El nitrógeno también se encuentra principalmente en la atmósfera y entra en los ecosistemas como nutrientes para las plantas. A medida que viaja a través de las redes tróficas, el nitrógeno puede irse a medida que el organismo muere y se descompone y, finalmente, termina de nuevo en la atmósfera como gas nitrógeno. A través de este ciclo, los átomos que componen todos los seres vivos y no vivos se utilizan y vuelven a utilizar, lo que convierte a la naturaleza en un reciclador más eficiente.

Los resultados del aprendizaje

Terminar esta lección debería prepararte para:

• Resumir el ciclo del carbono y el ciclo del nitrógeno
• Describir las dos formas en que se puede eliminar el carbono de la atmósfera.
• Explique cómo los rayos y las bacterias pueden convertir el nitrógeno en formas utilizables.
• Definir fotosíntesis, respiración, combustión, fijación y asimilación de nitrógeno, y comprender sus funciones en los ciclos del carbono y el nitrógeno.