Ciclos Biogeoquímicos Globales

Los ciclos biogeoquímicos representan el movimiento de la materia, siguiendo el principio de su conservación: la cantidad total permanece constante, circulando entre diferentes compartimentos.

La materia circulante está compuesta por diversas moléculas (ej., CO₂, CH₄ en el ciclo del carbono).

Componentes de un Ciclo Biogeoquímico

Los grandes compartimentos de la Tierra se dividen en cuatro sistemas principales: la atmósfera, la geosfera (corteza terrestre), la hidrosfera (ríos y lagos) y la biosfera (terrestre y marina).

Los elementos se distribuyen en cada uno de estos compartimentos. La cantidad de un elemento presente en un compartimento se mide en unidades de masa y se denomina stock.

Los elementos se transfieren entre compartimentos mediante procesos naturales de flujos, medidos en unidades de masa por unidad de tiempo.

El propósito de estos ciclos es mantener un equilibrio dinámico. Idealmente, los flujos de entrada y salida se compensan entre sí. Sin embargo, los procesos biogeoquímicos están siendo alterados por la actividad humana; por ejemplo, la concentración de CO₂ en la atmósfera aumenta, intensificando el efecto invernadero y generando el calentamiento global.

Los ciclos biogeoquímicos representan los flujos de elementos químicos esenciales en la naturaleza. Los más importantes incluyen los del carbono, nitrógeno, azufre y fósforo.

El Ciclo del Carbono

El ciclo del carbono es fundamental para la regulación del clima y para las necesidades básicas de la vida en el planeta. Es un proceso biogeoquímico donde el carbono se intercambia entre la atmósfera (en forma de CO₂ y otros compuestos), la hidrosfera (como H₂CO₃ disuelto) y la litosfera (en depósitos de petróleo y carbón).

Mediante las cadenas alimenticias, los animales herbívoros asimilan el carbono de los vegetales, y los carnívoros lo obtienen de otros animales. Además, los seres vivos liberan dióxido de carbono durante la respiración.

Las plantas absorben carbono del agua, del aire o del suelo. Los árboles, al igual que los océanos, son considerados importantes sumideros de carbono. Cuando los seres vivos mueren, el carbono contenido en sus cuerpos es reincorporado al suelo y, eventualmente, a la corteza terrestre. Otras fuentes que añaden carbono a la atmósfera incluyen la combustión de combustibles fósiles (derivados de explotaciones de carbono). Este proceso se repite de forma ininterrumpida.

El Ciclo del Nitrógeno

La fuente más abundante de nitrógeno es la atmósfera. En el suelo, existen bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico que lo transforman en compuestos inorgánicos como amoníaco y nitratos, los cuales son utilizados por las plantas. El resto de los seres vivos incorporan el nitrógeno a través de las cadenas tróficas (cadenas alimenticias). Los desechos y restos de los animales también son descompuestos y sus nutrientes, incluido el nitrógeno, son reincorporados al suelo para ser utilizados por las plantas. Este proceso se repite continuamente.

Biomasa y Producción en Ecosistemas

¿Qué es la Biomasa?

La biomasa es la cantidad total de materia orgánica producida por área o por volumen dentro de cada nivel trófico, o de manera global por un ecosistema.

La biomasa se puede medir como densidad de biomasa, es decir, la biomasa por unidad de superficie del ecosistema (ej., g/m², kg/ha).

Cuando se habla de biomasa en peso seco, se refiere a la masa de materia orgánica sin considerar el contenido de agua, lo cual es relevante para mediciones en organismos donde el agua es una parte significativa de su peso total.

También se define como la materia orgánica de origen animal o vegetal, incluyendo residuos y desechos orgánicos, que puede utilizarse como fuente de energía.

Producción Bruta y Neta

La producción bruta se refiere al aumento total de biomasa que experimenta un nivel trófico, obtenida del nivel anterior. Se mide en unidades de masa o de energía por unidad de tiempo.

Esta producción se utiliza tanto para la construcción de biomasa propia como para la obtención de energía mediante la respiración. Si a la producción bruta le descontamos la energía perdida por respiración, obtenemos la producción neta, que representa el incremento permanente de biomasa.

Sucesiones Ecológicas: La Dinámica del Ecosistema

Los ecosistemas experimentan alteraciones a lo largo del tiempo, influenciados por diversos factores abióticos y la propia biocenosis. Las causas principales incluyen:

• Llegada de nuevas especies que compiten con las existentes.
• Desaparición de especies que no resisten o no se adaptan a los cambios.
• Interacción de las especies con los factores abióticos, modificándolos.
• Variación de los factores ambientales a lo largo del tiempo.
• Los cambios en los ecosistemas, sin intervención humana significativa, muestran tendencias similares en todos ellos, proceso conocido como sucesiones ecológicas.

Características de la Sucesión Ecológica

• La biomasa total de la comunidad aumenta.
• La diversidad ecológica se incrementa.
• La producción de cada nivel trófico aumenta.
• Las redes tróficas se vuelven más complejas.
• El ecosistema se vuelve más resistente.

Clímax o Comunidad Climática

Las sucesiones son cambios naturales que se dirigen hacia la formación de un tipo de comunidad denominada clímax o comunidad climática. Se caracteriza por representar la biocenosis más compleja y organizada posible bajo las condiciones ambientales dadas.

Regresiones Ecológicas

Las regresiones son procesos de cambio que experimentan los ecosistemas debido a perturbaciones externas, provocando alteraciones en un sentido inverso al de la sucesión, a menudo resultando en una pérdida de biomasa y complejidad.

Tipos de Sucesiones

Sucesiones Primarias

Las sucesiones primarias se inician en entornos donde no existía vida previamente (ej., roca volcánica recién formada). Las condiciones iniciales son de ausencia total de vida, y solo unas pocas especies, denominadas especies pioneras, pueden comenzar la colonización del nuevo territorio.

Sucesiones Secundarias

Las sucesiones secundarias se inician después de algún proceso de regresión o perturbación (ej., incendio forestal, tala) que ha simplificado el ecosistema, pero ha dejado especies supervivientes o un suelo ya formado. Muestran un cambio más rápido que las sucesiones primarias.