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• Henry Oré

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CICLO DE NUTRIENTES ING. ANSHIE WISMANN M.

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

Los troncos caídos constituyen hábitats para otras criaturas que descomponen los materiales y reciclan los nutrientes regresándolos a la producción. El ciclo de nutrientes es el sistema de reciclado de la naturaleza. Todas las formas de reciclado poseen lazos de realimentación que utilizan energía en el proceso de regresar material para volverlo a utilizar. El reciclado en la ecología es regulado en gran medida durante el proceso de descomposición.

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 de cualquier fuente aprovechable de energía. El flujo de energía es el aprovechamiento de los productos primarios y secundarios por organismos que a su vez utilizaron consumidores primarios herbívoros de los cuales se alimentan los consumidores secundarios o carnívoros. La cantidad de nutrientes y energía en la Tierra es muy pequeña, y por eso tiene diferentes 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 del primer orden, el diez por ciento aproximadamente de esa energía pasa a ese ser vivo. Si seguimos con la cadena trófica, nos encontramos con los consumidores de segundo orden que, al alimentarse de los del primer orden, toman también un diez por ciento de su energía, lo que sería un uno por ciento de la original. El siguiente eslabón son los consumidores de tercer orden, que obtienen un 0,1% de la energía primeramente obtenida por el productor. Así, los descomponedores nada más pueden sacar el 0,01% de la energía, lo que significa que esta se pierde a medida que se avanza en la cadena alimentaria, o sea, se libera al ambiente en otras formas 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 que tiene cada especie. Son:

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Autótrofos o productores Heterótrofos o consumidores: Consumidores Descomponedores

Los productores Constituyen el primer nivel trófico. Toman la energía del sol y la transforman en moléculas orgánicas ricas en carbohidratos, lípidos y azúcares. Los principales productores 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 organismos productores. • Consumidores Secundarios(carnívoros).- Se alimentan de herbívoros. • Consumidores Terciarios.- Se alimentan de los consumidores secundarios. • Descomponedores.- Son principalmente bacterias y hongos. Se alimentan de los seres muertos, y de sus desechos; así forman una conexión entre lo orgánico y 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 por elementos 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, gases atmosféricos y polvo en viento.

 Ingreso geológico: erosión de rocas y elementos transportados por superficie o subsuperficie de desagüe  Ingreso biológico: movimientos de animales entre ecosistemas

Gracias a las interacciones entre diferentes especies y organismos, los nutrientes se acaban, se desplazan, y se reutilizan cumpliendo así un movimiento cíclico, en los ecosistemas. 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 como solvente para las reacciones químicas que se dan dentro de los organismos. El agua le permite tomar los nutrientes del suelo a las plantas, y el oxígeno del aire a los animales. Se da en 4 pasos básicos:

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

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

3. El almacenamiento, tiene lugar en los océanos y en los ríos. También, se da en los casquetes polares, en forma de hielo. Tal es la cantidad de agua almacenada en los polos, que si estos se derritiesen, el nivel del mar, subiría 80 mts. Los polos cubren 17 millones de kilómetros cuadrados, y tienen una profundidad de más o menos 1 kilómetro y medio. El agua también se almacena en los picos con nieves perpetuas. 4. La escorrentía. Es el proceso por el cual, el agua "rueda" hasta el océano. Se da en los ríos y en las quebradas, principalmente.

El Agua forma casi tres cuartas partes del mundo. Está distribuida de esta manera: • • • • • • • •

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 de carbono, para realizar la fotosíntesis, y lo incorporan a sus tejidos, en forma de azúcares. El carbono, al igual que el fósforo, pasa de nivel trófico a nivel trófico en las cadenas y redes alimenticias. Vale decir, que parte del carbono absorbido por las plantas es expulsado luego por las mismas, en el proceso de la respiración. Igual sucede con los consumidores; almacenan parte del carbono consumido, y el resto lo liberan en la respiración. Al final, los descomponedores desarman las moléculas, y liberan el dióxido de carbono a 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 agua también hay bastante oxígeno(La molécula está compuesta por un átomo de oxígeno, y dos de hidrógeno). Esta sube en el proceso de evotranspiración a la atmósfera. En las partes muy altas, los rayos solares descomponen la molécula del agua, separando así el oxígeno del hidrógeno. Los organismos fotosintéticos 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 así dióxido de carbono. Por esto se dice que el ciclo del oxígeno está muy ligado con el del carbono y el agua. 2. El dióxido de carbono es usado por los organismos fotosintéticos, y sale como desecho oxígeno. Así, pueden suceder dos cosas: 1. Los organismos aeróbicos lo reutilizan, y luego los fotosintéticos, completando el ciclo, o

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

1. El nitrógeno, es un elemento muy importante en la tierra. Forma el 78% de la atmósfera. Es fundamental en la estructura de los aminoácidos, las proteínas, y los ácidos nucléicos. Sin embargo, no puede ser utilizado directamente por los organismos. Así, tiene que ser transformado para el uso de 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 cadenas alimenticias, de herbívoros, a carnívoros. Luego, el nitrógeno regresa al suelo, en forma de desechos, y cuerpos muertos. 3. Regreso al suelo. El nitrógeno vuelve al suelo en forma de amoníaco. El amoniaco puede ser utilizado por las plantas otra vez, o permanecer en el suelo, convirtiéndose en 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 los huesos, de los ácidos nucleicos, de los fosfolípidos de las membranas celulares, es el principal componente del ATP, del cual los seres vivos toman energía y nutrientes. Este ciclo, es el único que no tiene movimientos sobre la 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 siguientes pasos: 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 de fosfatos. 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 rocas sedimentarias, y los fosfatos. También puede suceder, que no todo el fósforo sea absorbido por las plantas, sino que 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 la superficie por algún fenómeno geológico, comenzando así, nuevamente el ciclo. Al estar el fósforo en el mar, puede suceder que los animales lo beban, por esto, los organismos marinos son ricos en fósforo.