La energía del sol
La vida en la Tierra depende de tres factores: la energía, los ciclos de la materia y la gravedad. El sol provee a la Tierra de energía la cual se almacena, se transforma a partir de reacciones bioquímicas, y es aprovechada por lo seres vivos. El ciclo de la materia o de los nutrientes, es realizado por organismos que utilizan ciertos elementos o compuestos para transformar la materia; mientras que la fuerza de gravedad (que es la atracción que hay entre la Tierra y el sol) es la que se encarga de remover los nutrientes dentro del Planeta.
El sol ayuda a mantener la vida en la Tierra, ya que la mantiene caliente y además le proporciona la energía necesaria para que los organismos autótrofos (que producen su propio alimento) como las plantas, puedan llevar a cabo el proceso de la fotosíntesis. La energía solar también participa en el ciclo de la materia, al mismo tiempo que regula la temperatura sobre la Tierra. Pero además la energía solar tiene otras funciones como calentar a la Tierra y evaporar el agua de lagos, mares, ríos, etc, para intervenir en el ciclo hidrológico, el cual tiene un efecto directo sobre todo el planeta.
Los ciclos biogeoquímicos
Los elementos y compuestos químicos que todos los organismos requieren para vivir, crecer o reproducirse, son los nutrientes. Algunos elementos como el carbono, el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre, son requeridos en grandes cantidades, por eso lo conocemos como macronutrientes. Otros elementos como el sodio, hierro, magnesio, cobre, yodo y cloro, entre otros, son requeridos en pequeñas cantidades y se conocen como micronutrientes. Estos elementos y los compuestos que se forman a partir de ellos, son continuamente reciclados, es decir, circulan de manera continua, a través del ambiente no vivo (agua, aire y suelo) y del ambiente vivo, generando ciclos, a los que conocemos como ciclos de nutrientes o ciclo biogeoquímicos.
Estos ciclos son conducidos de manera directa o indirecta por la energía solar y por la gravedad.
Los ciclos químicos también conectan los ambientes del el pasado con los del presente y futuras formas de vida. Podemos pensar que algunos átomos de carbono que forman parte de tu piel, pudieron haber sido parte de una hoja o la piel de un dinosaurio. Quizá algunas moléculas de oxígeno que inhalaste, fueron inhaladas por alguno de tus ancestros o por algún hombre de las cavernas.
Ciclo del carbono y del oxígeno
El ciclo comienza cuando las plantas toman el carbono del CO2 que se encuentra en el agua (plantas acuáticas), aire o suelo (plantas terrestres) y con la energía solar producen alimentos (azúcares) y liberan oxígeno en un proceso llamado fotosíntesis.
Los animales herbívoros se alimentan de las plantas y usan sus compuestos de carbono para poder vivir. Cuando estos animales respiran, toman oxígeno del agua o del aire, este oxígeno se utiliza para descomponer los azúcares que tomaron de las plantas y devuelven CO2 al agua o al aire.
Los animales carnívoros toman la materia de otros animales al comerlos, y es en el proceso digestivo que se absorben los nutrientes con la ayuda del oxígeno, que respiran y devuelven CO2 al agua o a la atmósfera.
Al morir las plantas y animales son descompuestos por bacterias y hongos y el CO2, que se reintegra al suelo en forma de materia orgánica la cual es reincorporada nuevamente por las plantas, o es depositado en el interior de la tierra para ser liberado después de muchos años, de cualquier forma, el ciclo se vuelve a repetir.
Por otro lado las moléculas de oxígeno, pueden ser activadas por las radiaciones energéticas de onda corta, las cuales se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
Ciclo del nitrógeno
Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. El nitrógeno se encuentra en la atmósfera en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos, a excepción de algunas bacterias.
Esas bacterias y algas cianófitas que pueden usar el N2 del aire, juegan un papel muy importante para la fijación del nitrógeno ya que convierten el N2 en otras formas químicas como los nitratos y el amonio, que son asimilables por las plantas.
El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Los animales obtienen el nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales. En el metabolismo de los animales se forman iones de amonio que son muy tóxicos y deben ser eliminados. Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito o en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas.
Ciclo del fósforo
El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), del ATP, de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades tanto en las plantas como en los animales.
Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas y cenizas volcánicas, es que puede quedar disponible para que lo puedan tomar las plantas. Otra parte es absorbida por el plancton (organismos microscópicos, que viven en el mar) que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces.
Ciclo hidrológico
El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor de agua se condensa. Luego se precipita, es decir que llueve, cae nieve o granizo, dependiendo de la temperatura de la atmósfera. Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Posteriormente toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido a la evaporación.
