CARBONO, OXIGENO, NITROGENO, AZUFRE, FOSFORO.

1. CICLOS BIOGEOQUIMICOS

2. CICLO DEL
CARBONO
Son las transformaciones químicas de compuestos que
contienen carbono en los intercambios entre biosfera,
atmósfera, hidrosfera y litosfera.
Es un ciclo de gran importancia para la supervivencia de
los seres vivos en nuestro planeta, debido a que de él
depende la producción de materia orgánica que es el
alimento básico y fundamental de todo ser vivo.
El carbono es un componente esencial para los vegetales
y animales.
Interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido
de carbono) o de H2CO3 (ácido carbónico), tal como se
encuentran en la atmósfera. Forma parte de compuestos
como: la glucosa, carbohidratos, fundamental para la
realización de procesos como la respiración y la
alimentación de los seres vivos, y del cual se derivan
sucesivamente la mayoría de los demás alimentos.
La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2
que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la
hidrosfera.

3. CICLO DEL
CARBONO
• Este gas está en la atmósfera en una concentración de menos del 0,03% y
cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen
en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico
se renueva en la atmósfera cada 21 años.
• La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración, los seres
vivos oxidan los alimentos produciendo CO2.
• En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las
raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer,
los animales más visibles. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los
vegetales son productores netos de oxígeno libre y consumidores netos de
CO2.
• Ello explica la baja proporción en volumen de CO2 (menos del 0,03 % en
volumen) y la mayor proporción de oxígeno (21 %) en la atmósfera lo cual
era completamente a la inversa en la era azoica, cuando los vegetales no
existían.
• Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El
proceso de la fotosíntesis por parte de los vegetales facilitó la vida tanto
de los vegetales como de los animales.
• Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y
durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material
nutritivo indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes
de la tierra ejecutan ese mismo proceso diariamente, no es posible
siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis.

4. Los cuerpos de todos los
seres vivos se basan en el
elemento carbono.
• Es uno de los principales constituyentes de macromoléculas como lípidos,
proteínas e hidratos de carbono.
• El carbono tiene su origen en el dióxido de carbono de la atmósfera. Las
plantas verdes y algunas bacterias lo ingieren y con el fabrican alimento.
• Cuando los animales comen plantas, toman parte del carbono.
• El dióxido de carbono vuelve a la atmósfera por la respiración de los seres
vivos o por sus desperdicios o por su descomposición.
• En resumen, los pasos más importantes del ciclo del carbono son los
siguientes:
• • El dióxido de carbono de la atmósfera es absorbido por las
plantas y convertido en azúcar, por el proceso de fotosíntesis.
• • Los animales comen plantas y al descomponer los azúcares dejan
salir carbono a la atmósfera, los océanos o el suelo.
• • Bacterias y hongos descomponen las plantas muertas y la materia
animal, devolviendo carbono al medio ambiente.
• • El carbono también se intercambia entre los océanos y la
atmósfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interacción entre el aire y
el agua.
• • Desde 1750, la concentración de CO2 ha aumentado de manera
significativa. Aquí se muestra un gráfico de la concentración detectada de
núcleos de hielo en Low Dome, Antártida.

5. El CO2 proviene de varias
fuentes.
Por ejemplo:
• Las plantas absorben el dióxido de
carbono para la madera, las ramas y
hojas. Luego, las liberan a la atmósfera
cuando las hojas caen o el árbol muere.
• La preocupación actual es que hay
combustible fósil que está siendo
insertado en la atmósfera en
concentraciones enormes de CO2 a una
tasa tan acelerada que es más alta de lo
que el sistema climático puede tolerar o
adaptarse.

6. Ciclo del azufre
El azufre es un nutriente secundario requerido por
plantas y animales para realizar diversas funciones,
además el azufre está presente en prácticamente
todas las proteínas y de esta manera es un
elemento absolutamente esencial para todos los
seres vivos.
El azufre circula a través de la biosfera de la
siguiente manera, por una parte se comprende el
paso desde el suelo o bien desde el agua, si
hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a
los animales y regresa nuevamente al suelo o al
agua.
Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en
la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre
es devuelto a la tierra por un mecanismo que
consiste en convertirlo en compuestos gaseosos
tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de
azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y
vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados
por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre
puede ser directamente absorbido por las plantas
desde la atmósfera.

7. CICILO DEL AZUFRE
Las plantas y otros productores primarios lo
obtienen en su forma líquida, principalmente como
ion sulfato (SO42-) que, tras ser reducido se incorpora a
sus proteínas en forma sólida. Los organismos que
ingieren estas plantas lo incorporan a su vez a sus
proteínas, y de esta forma pasa a los organismos del
nivel tróficosuperior.
Al morir, el azufre reducido de las proteínas entra en el
ciclo del azufre y es oxidado porbacterias a forma que
las plantas puedan asimilar (sulfato) y los animales
puedan digerir.
Los intercambios de azufre, principalmente en su forma
de dióxido de azufre SO2, se realizan entre las
comunidades acuáticas, terrestres y marinos, de una
manera y de otra en la atmósfera, en lasrocas y en los
sedimentos oceánicos o pavimentos, en donde el
azufre se encuentra almacenado.
El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se
deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del
azufre, principalmente en forma de ion sulfato y
sulfuro, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del
sulfuro de hidrógeno (H2SOC), producido durante el
reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SOL69.

8. IMPORTANCIA
Es menos importante que los otros elementos que hemos
visto, pero imprescindible porque forma parte de las
proteínas.
Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado
por los seres vivos en pequeñas cantidades.
El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y
animales para realizar diversas funciones, además el azufre
está presente en prácticamente todas las proteínas y de esta
manera es un elemento absolutamente esencial para todos
los seres vivos.
El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente
manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo
o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a
las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o
al agua.
Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra
son llevados al mar por los ríos.
Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que
consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como
el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2).

9. El azufre se usa en
multitud de procesos
industriales como:
En producción de ácido sulfúrico para
baterías
En la fabricación de pólvora
En el vulcanizado de caucho
Se usa como fungicida
Manufactura de fosfatos fertilizantes
Los sulfitos se usan para blanquear el papel y
en cerillas
El amonio se usa como fijador en la industria
fotográfica
El sulfato de magnesio se utiliza como
laxante y exfoliante, también como
suplemento alimenticio para las plantas.

10. CICLO DEL
NITROGENO
El ciclo del nitrógeno es cada uno de los
procesos biológicos y abióticos en que se
basa el suministro de este elemento de los
seres vivos. Es uno de los ciclos bioquímicos
importantes en que se basa el equilibrio
dinámico de composición de la biosfera
terrestre.

11. Efectos
Los seres vivos cuentan con una gran proporción de
nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado
que reciben como nitrato (NO3–) es transformado a grupos
aminoácidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato
hace falta que los descomponedores lo extraigan de la
biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio
(NH4+), proceso que se llama amonificación; y que luego el
amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.
Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el
amonio y el nitrato son sustancias extremadamente
solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y
la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el
nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión,
disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno,
pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de
él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros
dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está
implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la
fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a
partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración
anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera
se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire
(donde representa un 78 % en volumen).

12. Fijación y Asimilación
de Nitrógeno
El primer paso en el ciclo es la fijación del nitrógeno
de la atmósfera (N2) a formas distintas susceptibles
de incorporarse a la composición del suelo o de los
seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones
nitrito(NO2–) o nitrato (NO3–) (aunque el amonio
puede usarse por la mayoría de los seres vivos, las
bacterias del suelo derivan la energía de la
oxidación de dicho compuesto a nitrito y
últimamente a nitrato), y también su conversión a
sustancias atmosféricas químicamente activas,
como el dióxido de nitrógeno (NO2), que
reaccionan fácilmente para originar alguna de las
anteriores.
• Fijación abiótica: La fijación natural
puede ocurrir por procesos químicos espontáneos,
como la oxidación que se produce por la acción de
los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir
del nitrógeno atmosférico.
• Fijación biológica de nitrógeno: Es un
fenómeno fundamental que depende de la
habilidad metabólica de unos pocos organismos,
llamados diazótrofos en relación a esta habilidad,
para tomar N2y reducirlo a nitrógeno orgánico:

13. Amonificación
Es la conversión a ion amonio del nitrógeno,en
la materia viva aparece principalmente como
grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los
animales, que no oxidan el nitrógeno, se
deshacen del que tienen en exceso en forma de
distintos compuestos. Los acuáticos producen
directamente amoníaco (NH3), que en
disolución se convierte en ion amonio. Los
terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es
muy soluble y se concentra fácilmente en la
orina; o compuestos nitrogenados insolubles
como la guanina y el ácido úrico, que son
purinas, y ésta es la forma común en aves o en
insectos y, en general, en animales que no
disponen de un suministro garantizado de agua.
El nitrógeno biológico que no llega ya como
amonio al sustrato, la mayor parte en
ecosistemas continentales, es convertido a esa
forma por la acción de microorganismos
descomponedores. El ion amonio del nitrógeno
es considerado una parte esencial de este
proceso.

14. Nitrificación
Es la oxidación biológica del amonio al nitrato por
microorganismos aerobios que usan el oxígeno
molecular (O2) como receptor de electrones, es
decir, como oxidante. A estos organismos el
proceso les sirve para obtener energía, al modo en
que los heterótrofos la consiguen oxidando
alimentos orgánicos a través de la respiración
celular. El C lo consiguen del CO2 atmosférico, así
que son organismos autótrofos. El proceso fue
descubierto por Serguéi Vinogradski y en realidad
consiste en dos procesos distintos, separados y
consecutivos, realizados por organismos diferentes:
Nitritación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito
(NO2–). Lo realizan bacterias de, entre otros, los
géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus.
Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato
(NO3–). Lo realizan bacterias del género
Nitrobacter.
La combinación de amonificación y nitrificación
devuelve a una forma asimilable por las plantas, el
nitrógeno que ellas tomaron del suelo y pusieron
en circulación por la cadena trófica.

15. Desnitrificación
Es la reducción del ion nitrato (NO3–), presente
en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o
diatómico (N2), la sustancia más abundante en
la composición del aire. Por su lugar en el ciclo
del nitrógeno este proceso es el opuesto a la
fijación del nitrógeno.
Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como
Pseudomonas fluorescens, para obtener
energía.
El proceso es parte de un metabolismo
degradativo de la clase llamada respiración
anaerobia, en la que distintas sustancias, en
este caso el nitrato, toman el papel de oxidante
(aceptor de electrones) que en la respiración
celular normal o aerobia corresponde al oxígeno
(O2). El proceso se produce en
condicionesanaerobias por bacterias que
normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está
disponible.

16. Ciclo del Fósforo (P)
Es un ciclo geoquímico que describe el
movimiento de este elemento químico en un
ecosistema.
Los seres vivos toman el fósforo (P) en forma de
fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que
mediante meteorización se descomponen y
liberan los fosfatos. Éstos pasan a los vegetales
por el suelo y, seguidamente, pasan a los
animales. Cuando éstos excretan, los
descomponedores actúan volviendo a producir
fosfatos.
Una parte de estos fosfatos son arrastrados por
las aguas al mar, en el cual lo toman las algas,
peces y aves marinas, las cuales producen
guano, el cual se usa como abono en la
agricultura ya que libera grandes cantidades de
fosfatos. Los restos de los animales marinos dan
lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que
afloran por movimientos orogénicos.

17. CICLO DEL FOSFORO
De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es
utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales.
Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas
o de otros animales que hayan ingerido. En la
descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se
libera en forma de orto fosfatos (H3PO4) que pueden ser
utilizados directamente por los vegetales verdes, formando
fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede
transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los
océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto al del
carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El
fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan
pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a
tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos
para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los
ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas
que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas
alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra
firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos
animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de
los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso
medido en miles de años.
El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas
que contienen fosfato.
La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente
pequeña, pero el papel que desempeña es vital.

18. CICLO DEL FOSFORO
Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Muchas sustancias
intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están
combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base
para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP,
se encuentra también en los huesos y los dientes de animales. Este
elemento en la tabla periódica se denomina como "P".
El fósforo es un elemento esencial para los seres vivos, ya que forma
parte de la estructura de los ácidos nucleicos, y de las moléculas
productoras de energía (ATP).
Es un ejemplo de nutriente sólido que forma parte del suelo; se le
encuentra en forma de fosfatos disueltos en agua, cuyo origen es la
corteza terrestre.
Las plantas absorben el fósforo del suelo y lo integran al ADN, ARN y ATP
de todas sus células.
Los animales lo obtienen al ingerir vegetales u otros animales.
Los restos de animales y vegetales muertos, así como los materiales de
desecho, sufren la acción de bacterias fertilizantes, las cuales liberan los
fosfatos incorporándolos al suelo.
El agua arrastra a la mayoría de los fosfatos del suelo y los conduce a
través de ríos, lagos y mantos freáticos hasta depositarlos en el mar. El
fósforo también es consumido por la flora y la fauna acuáticas.
Las aves marinas recuperan un poco del fosfato depositado en el mar al
consumir productos acuáticos, pero la mayor parte de este elemento no
vuelve al ciclo, por lo que prácticamente todo el fósforo que circula es el
producto de nuevas aportaciones del sustrato geológico.

19. CICLO DEL OXIGENO
El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y
procesos que describen la circulación del
oxígeno en la biosfera terrestre.
Al respirar los animales y los seres humanos
tomamos del aire el oxígeno que las plantas
producen y luego exhalamos gas carbónico. Las
plantas, a su vez, toman el gas carbónico que los
animales y los seres humanos exhalamos, para
utilizarlo en el proceso de la fotosíntesis. Las
plantas son las únicas capaces de convertir el
dióxido de carbono (CO2) en oxigeno. Plantas,
animales y seres humanos intercambian oxígeno
y gas carbónico todo el tiempo, los vuelven a
usar y los reciclan. A esto se le llama el ‘ciclo del
oxígeno’.

20. CICLO DEL OXIGENO
El oxígeno molecular presente en la
atmósfera y el disuelto en el agua interviene
en muchas reacciones de los seres vivos. En
la respiración celular se reduce oxígeno para
la producción de energía y generándose
dióxido de carbono, y en el proceso de
fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a
partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y
radiación solar.