Propiedades
Biológicas del suelo
Ciclos Biogeoquímicos
El ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es uno de los
minerales fundamentales para las plantas, y si bien el 80% de la atmósfera está
compuesta por N2, éste no es fácilmente asimilable por los organismos. Si bien
en la agricultura es costumbre utilizar fuentes de nitrógeno químico, existen
microorganismos que son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico. A través
de métodos biológicos. Ciertas bacterias y cianobacterias tienen la capacidad
de llevar a cabo una reacción química mediante la cual el nitrógeno atmosférico
es transformado en amoniaco. En el suelo, el amoniaco es transformado en
nitritos y posteriormente en nitratos por diferentes tipos de bacterias que
actúan en cada paso.
Las plantas sólo pueden
absorber el nitrógeno del suelo disuelto en agua en forma de nitratos, y lo
utilizan para formar las proteínas. Los animales en cambio, consumen nitrógeno
al ingerir las proteínas de las plantas, cuyos aminoácidos participan en la
formación de las propias proteínas. Cuando las plantas y animales mueren o
eliminan desechos, los microorganismos descomponedores transforman los
compuestos nitrogenados en amoníaco. En esta etapa las bacterias convierten el
amoníaco en nitratos y una pequeña parte en nitrógeno atmosférico, con lo cual
se completa el ciclo.
El caso de simbiosis
Rhizobium-leguminosas
En la mayoría de los
agroecosistemas el 80% del nitrógeno fijado biológicamente ocurre a través de
la simbiosis entre bacterias Rhizobium y plantas leguminosas. La asociación se
inicia con el proceso de infección, cuando las bacterias reconocen las raíces
de las plantas. La bacteria atraviesa las paredes de las raíces llegando al
interior de las células vegetales dónde forma unas estructuras llamadas
nódulos. Estos nódulos constituyen el hogar de las bacterias y es donde se
realiza la reacción química a través de la cual el N2 atmosférico es convertido
en amonio que es luego exportado al tejido vegetal para la formación de
proteínas y otros compuestos nitrogenados. Por su parte, la glucosa fabricada
por la planta durante la fotosíntesis es transportada a la raíz donde las
bacterias la usan como fuente de energía. De esta relación ambos organismos
(planta y bacteria) se benefician. [13]
El ciclo
del carbono son las
transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera.
Se inicia cuando las plantas o algas toman el dióxido de carbono (CO2) y lo utilizan para
producir glucosa a través de la fotosíntesis. 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, tal como se encuentran en la
atmósfera. Forma parte de compuestos como: la glucosa,
carbohidrato 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 de la de hidrosfera.
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 oxigeno,
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.
En la medida que el CO2 es consumido por las plantas, también
es reemplazado por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión
del petroleo, hulla, gasolina,
etc.
En el ciclo del carbono participan los seres vivos y
muchos fenómenos naturales como los incendios.
Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. [14]
Ciclo
del fosforo
El ciclo del fosforo es un ciclo biogeoquimico que describe el movimiento de este elemento quimico en un ecosistema. El ciclo del fósforo es un ciclo
biogeoquímico 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.
El fosforo es un elemento esencial para la vida. Las plantas lo necesitan para crecer y desarrollar su potencial
genético. Lamentablemente, el fósforo no es abundante en el suelo. Y lo que es
peor, mucho del fósforo presente en el suelo no está en formas disponibles para
la planta. La disponibilidad de este elemento depende del tipo de suelo, según
este, una pequeña o gran parte del fósforo total puede estar “fijado” (no
disponible) en los minerales del suelo. Esto significa que la planta no puede
absorberlo. En la naturaleza, el fósforo forma parte de las rocas y los
minerales del suelo. Las fuentes de fósforo como nutrimento para las plantas
son los fertilizantes minerales y los fertilizantes orgánicos. Los fertilizantes
minerales son compuestos inorgánicos de fósforo que se extraen de los grandes
yacimientos de “roca fosfórica”. Estos compuestos minerales, son tratados para
hacerlos más solubles para que así, sean disponibles para las plantas y puedan
ser utilizados por estas en la formación de tejidos y órganos vegetales. [15]
El
ciclo del agua
Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que
existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha
mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra que
constituye la hidrósfera se distribuye en tres reservorios
principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe
una circulación contínua, el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El
movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía
radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de
fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en
la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La
transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en
forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por
las plantas y animales y por sublimación (paso
directo del agua sólida a vapor de agua).
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico,
por el fenómeno de sublimación es insignificante en relación a las cantidades
movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
El vapor de agua es transportado por la circulación
atmosférica y se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden
sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas y
nubes y, posteriormente, a precipitación.
La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase
sólida (nieve o granizo). El agua
precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el
caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del
granizo.
La precipitación incluye también incluye el agua que pasa
de la atmósfera a la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío)
o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas
de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios
destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación;
otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que
se concentra en surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se
infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede
volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las
capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo
van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay
precipitación y termina poco después de haber terminado la precipitación. Por
otro lado, el escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de
medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua
mucho después de haber terminado la precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas
presentan unos caudales más regulares.
Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico ocurren
en la atmósfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir
dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre.
El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a
su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la atmósfera por
evapotranspiración y dos que producen escurrimiento superficial y subterráneo.
Esta división está condicionada por varios factores, unos de orden climático y
otros dependientes de las características físicas del lugar donde ocurre la
precipitación.
Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable,
origina escurrimiento superficial y la evaporación directa del agua que se
acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso
y localizado sobre una formación geológica impermeable, se produce entonces
escurrimiento superficial, evaporación del agua que permanece en la superficie
y aún evapotranspiración del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En
ambos casos, no hay escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una
formación geológica subyacente permeable y espesa.
La energía solar es la fuente de energía térmica
necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de
vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan
el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al
escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente modelador de la corteza
terrestre debido a la erosión y al transporte y deposición de sedimentos por
vía hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la
vida en la Tierra.
El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala
planetaria, como un gigantesco sistema de destilación, extendido por todo el
Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación
solar provoca la evaporación contínua del agua de los océanos, la cual es
transportada bajo forma de vapor de agua por la circulación general de la
atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua
se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación.
El regreso a las regiones de origen resulta de la acción combinada del
escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas. [16]
