Si bien es cierto que la materia no se crea ni se destruye
en un ecosistema, sí puede salir o entrar ya que los ecosistemas son abiertos.
La materia que sale de un ecosistema para al ecosistema adyacente y la que
entra a un ecosistema proviene de otro. Este hecho determina que varios
ecosistemas, incluso distantes en el tiempo y espacio, funcionen de manera
integrada.
Los mecanismos de movimiento de la materia son tanto de
naturaleza biótica (por el movimiento de los organismos o por sus actividades
alimentarias), como abiótica (a través del aire o del agua). Esto implica que,
en el movimiento de la materia, intervienen procesos geológicos, químicos y
biológicos. Por esa razón, los ciclos de materia que ocurren en los ecosistemas
se denominan ciclos biogeoquímicos, los cuales son de dos tipos: sedimentarios
y atmosféricos.
Ciclos sedimentarios.
También conocidos como ciclos locales, en los que intervienen
elementos que no pueden moverse a través de la atmósfera, sino que se acumulan
principalmente en el suelo. Tal es el caso del calcio, el fósforo y el potasio,
entre otros.
Ciclos atmosféricos.
También conocidos como ciclos gaseosos o globales, en los
que participan elementos y compuestos que, en estado gaseoso, se mueven por
toda la biósfera gracias a las corrientes de aire en la atmósfera. El agua, el
carbono y el nitrógeno se mueven en este tipo de ciclos.
En los ciclos sedimentarios los nutrientes pasan de
las plantas a los consumidores, de éstos al mantillo y de ahí al suelo, de
donde pueden ser absorbidos de nuevo por las plantas. Los nutrientes que
participan en los ciclos sedimentarios también pueden salir y entrar al
ecosistema a través de las migraciones de los consumidores o disueltos en agua.
Ciclo del fósforo
El fósforo es un nutriente escaso en la naturaleza. Este
elemento pasa de las plantas a los animales herbívoros y a las bacterias del
suelo. El compartimento bacteriano también es alimentado por la degradación química
de algunas rocas. Los fosfatos del suelo pueden ser absorbidos por las plantas
o transportados por el agua de lluvia hacia el mar. Hasta aquí corresponde la
parte sedimentaria del ciclo del fósforo. En el mar los fosfatos recorren las
cadenas tróficas costeras hasta llegar a las aves marinas que defecan en la
tierra. El fósforo contenido en el guano de las aves se libera por la acción de
las bacterias en el suelo, de donde lo retoman las plantas.
En los ciclos atmosféricos o globales, a diferencia de los
sedimentarios, incluyen a la atmósfera como compartimiento de estancia. En este
tipo de ciclos participan gases que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.
Ciclo del agua
En general, el agua se almacena en cinco reservorios
fundamentales: el mar, las aguas continentales (ríos y lagos), los glaciares
(las masas de hielo de las montañas y los polos), los depósitos subterráneos y
la atmósfera. Además, una gran proporción del agua está almacenada en capas
profundas de la litosfera; esta agua se incorpora en cantidades mínimas a la biósfera
a través de las emanaciones volcánicas.
Una de las rutas que sigue el agua es
la siguiente: se evapora en el mar y pasa a la atmósfera, de allí cae en forma
de lluvia sobre los continentes, donde escurre hacia los ríos para regresar al
océano. Además de la evaporación del agua del mar, la atmósfera capta agua en
forma de vapor de los ecosistemas terrestres mediante dos procesos importantes:
1) la evaporación del agua contenida en el suelo y
en los cuerpos de agua dulce, y
2) la transpiración de las plantas, que es el
proceso por el cual éstas pierden agua a través de sus estomas.
Los animales terrestres también transpiran, aunque en
comparación con el agua que pierden las plantas, su contribución a la humedad
de la atmósfera es mínima.
Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es un elemento esencial para la vida, ya que es
un componente indispensable de proteínas, ácidos nucleicos, la clorofila y
otras moléculas orgánicas importantes. Este elemento se encuentra en
concentraciones muy bajas en los ecosistemas naturales. Sin embargo, el nitrógeno
es muy abundante en la atmósfera donde constituye el 78% de los gases que la
componen. Sin embargo, el nitrógeno atmosférico es una molécula gaseosa de dos átomos
(N2) que la mayoría de los organismos no pueden asimilar
directamente. Por ejemplo, para que las plantas lo absorban es necesario que se
encuentre en el suelo en forma de iones de nitrato (NO3) o amonio
(NH4). Las bacterias fijadoras de nitrógeno son capaces de
transformar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en nitratos o en amonio.
Otro mecanismo de transformación del nitrógeno atmosférico
hacia compuestos químicos aprovechables por las plantas son las descargas eléctricas
o relámpagos.
La aplicación de fertilizantes de origen industrial
constituye otra fuente de nitrógeno que se libera al suelo. Esta fuente
contribuye con 35% del total del nitrógeno que se incorpora al suelo en todo el
planeta.
Ciclo del carbono
El carbono es el principal elemento estructural de los seres
vivos y su ciclo está estrechamente vinculado al flujo de energía. El carbono
que no forma parte de los cuerpos de los seres vivos se encuentra sobre todo en
forma gaseosa como dióxido de carbono (CO2). Por estar contenido en
un gas, este elemento se mueve por medio de ciclos atmosféricos. El carbono
contenido en el CO2 es atrapado por los organismos fotosintéticos
(plantas, algas y bacterias) para constituir moléculas elaboradas (azúcares,
grasas y proteínas) con ayuda de la energía solar. Estas moléculas ricas en
carbono se almacenan en los tejidos de estos organismos y una pequeña fracción
de él se libera de nuevo a la atmósfera como CO2 como resultado de
la respiración de estos organismos.
El carbono almacenado en los tejidos de las plantas y otros
organismos fotosintéticos pasa a los animales consumidores, cuando éstos se
alimentan de tejidos vivos. Sin embargo, la mayor parte pasa a través de los
tejidos muertos (cadáveres, heces, pelo, plumas, uñas o escamas) al suelo, en
el caso de los ecosistemas terrestres o bien al bento en el caso de los
ecosistemas acuáticos.
Los organismos saprófagos toman el carbono del suelo, de los
bentos o del agua para alimentarse y lo transforma en CO2 mediante
la respiración. De esta manera, el CO2 liberado por todos los
organismos aerobios (es decir, los que respiran oxígeno produciendo CO2)
puede ser tomado de nuevo por los organismos fotosintetizadores, cerrando el
ciclo.
