Los ciclos de la naturaleza

Los ciclos en los ecosistemas son de vital importancia para su funcionamiento, y es que cada ser vivo depende de los nutrientes que éstos le aportan para realizar sus funciones vitales; por lo que una variación en ellos generaría cambios drásticos a corto y largo plazo.

Un ciclo es definido por la Real Academia Española como una “serie de fases por las que pasa un fenómeno periódico”; por lo que al aplicarlo a los ciclos de la naturaleza podemos decir que son eventos o procesos naturales que ocurren continuamente.

Los seres vivos, tanto plantas como animales, están formados por elementos químicos (oxígeno, fósforo, carbono, entre otros) que funcionan como nutrientes esenciales para su funcionamiento normal y además el del ambiente circundante.

Dichos nutrientes se encuentran en las capas de la Tierra (atmósfera, hidrósfera y geósfera) durante un período de tiempo, pero pronto siguen una trayectoria hasta la superficie terrestre (suelo, agua) y a los individuos que en ella se encuentran, para posteriormente regresar a las capas de la Tierra y continuar el ciclo, formando lo que se conoce como ciclos biogeoquímicos.

Los nutrientes van circulando entre la superficie terrestre y las capas de la Tierra a través de diferentes procesos (lluvias, evaporación, condensación, transpiración, etc.).
Ciclos biogeoquímicos
bio”: organismos vivos.
geo”: capas de la Tierra (rocas, aire, agua).
químicos”: elementos químicos.

Si decimos que los nutrientes siguen un ciclo constante en la Tierra, podemos calificarla entonces como un sistema cerrado, en el que los nutrientes están siendo aprovechados primero por los organismos y luego por los ecosistemas o viceversa.

Los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes que circulan constantemente en la naturaleza son:

Ciclo del Carbono (C): El carbono es, si se quiere, el elemento principal del esqueleto de las biomoléculas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) que constituyen a los seres vivos; lo encontramos en el aire, en el suelo o disuelto en el agua.

Atmósfera: capa de gas que rodea la Tierra.

Hidrósfera: capas de agua que se encuentran debajo o cubriendo la superficie de la Tierra.

Geósfera: capa de rocas (sólidas o fluidas) que se encuentra en la Tierra.

La forma en la que principalmente se presenta el carbono es como dióxido de carbono (CO2).

El dióxido de carbono (CO2) que se encuentra en la atmósfera es utilizado por las plantas para realizar la fotosíntesis. De igual forma, durante la respiración éstas tomarán oxígeno para convertirlo en moléculas de CO2 que serán devueltas a la atmósfera.

La superficie terrestre, específicamente el suelo, presenta grandes cantidades de carbono producto de la descomposición de los desechos orgánicos de plantas y animales (excremento, hojas secas, etc.); de este proceso de descomposición realizado principalmente por bacterias, se produce CO2.

En el subsuelo, por su parte, existen los llamados combustibles fósiles, que no son más que yacimientos de carbón, gas natural y petróleo. Al extraerlos del suelo y realizar la combustión desprenden CO2 como un subproducto.

Las rocas, la acción de las industrias, los vehículos, las erupciones volcánicas y los incendios son fuentes de carbono, que es liberado a la atmósfera para que continúe el ciclo.

Ciclo del carbono.
En la naturaleza se presentan varios ciclos geoquímicos.

Ciclo del Oxígeno (O2): Este ciclo va de la mano del ciclo del carbono, ya que, producto de la fotosíntesis, a pesar de que se invierte CO2, se produce oxígeno que es liberado a la atmósfera. Caso contrario al proceso de respiración, donde se consume oxígeno por los animales y plantas.

¿Sabías qué...?
El dióxido de carbono representa el 0,03% de los compuestos gaseosos que están presentes en la atmósfera.

El oxígeno es indispensable para los seres vivos, debido a ello lo podemos encontrar como parte de las siguientes moléculas:

Ciclo del oxígeno.

Ciclo del agua o ciclo hidrológico: El 71 % de la superficie terrestre y el 65-75 % del peso corporal del hombre está formado por agua, por lo que la circulación de esta molécula es de gran importancia en los ecosistemas.

En la Tierra la podemos encontrar en forma líquida, sólida (glaciares, iceberg) o en forma de vapor, dependiendo de la fase del ciclo en la que se encuentre.

El ciclo del agua está condicionado principalmente por la energía emitida por el Sol y por la fuerza de gravedad.

En la atmósfera el agua se encuentra en forma de vapor (gas) proveniente de la transpiración de las plantas, animales y de la evaporación de esta en los océanos. Cuando desciende la temperatura, este vapor de agua se condensa y se forman las nubes, las cuales llegado el momento precipitan a la superficie terrestre (ríos, lagos, mares, suelo) en forma de granizo, nieve o lluvia.

En este punto el agua presente en la superficie se infiltra en el subsuelo, originando depósitos de aguas subterráneas, también puede evaporarse por el calor generado por acción del sol a medida que sigue su trayectoria hacia los océanos.

Ciclo del Nitrógeno (N): El nitrógeno es uno de los componentes principales de los aminoácidos, constituyentes de las proteínas de todos los seres vivientes; aunque este elemento se encuentra en gran abundancia en la atmósfera no es tan sencillo de aprovechar por los organismos vivos, debido a su carácter inerte (no es químicamente reactivo puesto que posee sus capas de valencia saturadas).

Ciclo del nitrógeno.

Sin embargo, para poder emplearlo, la naturaleza ha evolucionado de tal forma que el nitrógeno atmosférico debe fijarse en el suelo con otros elementos, ya sea por acción de un grupo de bacterias especializadas (de vida libre o asociadas a raíces de las plantas) o en menor medida por acción de los relámpagos.

Para esto las bacterias presentes en el suelo convierten parte del nitrógeno que se encuentra en los desechos de los animales y plantas (excremento, hojas secas, etc.) en proteínas, y los restos de nitrógeno lo liberan al suelo en forma de amoniaco (NH3) o amonio (NH4+), proceso conocido como amonificación; o como nitrato (NO3) , generando la nitrificación.

En dicho caso, el nitrato es absorbido por las plantas para formar las proteínas que servirán de alimento a los animales. Posteriormente este nitrógeno regresa al suelo a través de los desechos de los animales o al morir éstos, y vuelven a la atmósfera producto de la desnitrificación, proceso en el que las bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso.

Bacterias como Enterobacter, Rhizobium y Klebsiella transforman el nitrógeno para que este pueda ser aprovechado por plantas y animales.

Ciclo del Fósforo (P): El fósforo a diferencia de los elementos químicos anteriores, no se encuentra en la atmósfera sino más bien en el suelo, específicamente en las rocas o sedimentos en forma de fosfato inorgánico (Pi). Allí, como producto de la erosión por el agua, es liberado y tomado por los productores primarios (plantas, bacterias) para formar biomoléculas, las cuales servirán de alimento para organismos superiores, que podrán incorporar de esta forma el fósforo a su sistema, el cual posteriormente regresará al suelo cuando estos organismos mueran.

La degradación y transporte del suelo (erosión) proporciona el medio ideal para la movilización del fosfato inorgánico (Pi) a los diferentes ecosistemas.
Sedimento: partículas de rocas o suelo que son arrastrados por el agua y que tienden a depositarse en ríos, lagos, mares, océanos.

En la naturaleza, los nutrientes nunca se encuentran distribuidos de forma homogénea ni se encuentran presentes en la misma forma química en todo el ecosistema; he aquí donde radica la importancia de los ciclos para el ecosistema y para los seres vivos que lo componen.

Actualmente los avances en las actividades humanas han generado desequilibrios en la proporción de estos elementos y sus diferentes formas químicas presentes en los ecosistemas, trayendo como consecuencia el calentamiento global, que no es más que el aumento de la temperatura de la Tierra.

¿Sabías qué...?
La mayor cantidad de agua en la Tierra se encuentra en los mares y océanos (95 %).

Las actividades humanas que contribuyen con el desequilibrio en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos son: la deforestación, algunas actividades agrícolas (principalmente por el uso de fertilizantes), emanación de gases por las industrias y los automóviles, vertidos de aguas contaminadas (sin tratamiento) a los ecosistemas acuáticos, entre otras.

Una de las mayores consecuencias del aumento de la temperatura es el derretimiento acelerado de los glaciares y icebergs, lo que genera un aumento del nivel del mar.
Los productos químicos (fertilizantes) utilizados en la agricultura aceleran y alteran el flujo del carbono y el nitrógeno a la atmósfera.

Estas actividades no sólo causan variaciones en los ciclos, sino también en los organismos (plantas, animales, bacterias) que los necesitan para realizar sus funciones vitales.

Los animales dependen de los ciclos biogeoquímicos para realizar sus funciones vitales.

Cuenca sedimentaria

Una cuenca sedimentaria es una depresión en la corteza de la Tierra formada por la actividad tectónica de placas en la que se acumulan sedimentos. Muchas de las cuencas contienen sistemas extensivos de acuíferos con múltiples capas de sedimentos permeables establecidos en el pasado.

Una cuenca sedimentaria se caracteriza por:

  • Un relleno de sedimento distintivo.
  • Ciclos de deposiciones simples o múltiples.
  • Marco tectónico distintivo y arquitectura que define el tipo de cuenca.
  • Una o varias fases de la tectónica y/o termogénica.
  • Uno o más episodios tectono-sedimentarios que definen la historia de la cuenca.
  • Secuencias estratigráficas relacionadas con episodios tectó
  • Historia geológica distintiva indicada por ciclos de sedimentació
Las cuencas sedimentarias son regiones de la corteza terrestre dominadas por subsidencia.

El estudio de las cuencas sedimentarias requiere necesariamente un enfoque multidisciplinario que involucre la colaboración de geólogos con geofísicos, geoquímicos, paleontólogos y en aplicaciones industriales, la de ingenieros.

Tipos de cuencas sedimentarias

Podemos dividir las cuencas sedimentarias en tres tipos principales según su configuración de tectónica de placas:

¿Sabías qué...?
Las rocas sedimentarias son importantes porque funcionan como registradores del clima pasado, del nivel del mar y del cambio ambiental; además, son los depósitos más grandes de petróleo y gas.

Cuencas tipo Rift

Se forman en los límites de la placa extensional, por ejemplo, en los márgenes continentales.

 

Las cuencas tipo Rift son depresiones entre fallas normales.

Numerosas cuencas de Rift no marinas de diversa geografía y edad geológica comparten una arquitectura estratigráfica notablemente similar conocida como estratigrafía tripartita; esta sección comienza con depósitos fluviales anchos a lo largo de la cuenca atravesados por una sucesión lacustre ascendente relativamente abrupta, superpuesta por una sucesión lacustre y fluvial gradual, hacia arriba y hacia abajo.

Cuencas tipo Foreland

Se forman en los límites de la placa de compresión frente a los cinturones de empuje. Estas cuencas tienen forma de cuña en sección transversal, con una profundidad que disminuye gradualmente desde el cinturón de montaña hacia el cratón adyacente.

Como ejemplos de este tipo de cuencas están las cuencas alpinas del sur de Europa que se generaron como resultado de la colisión de las placas europea y africana.

Muchos grandes yacimientos de petróleo y gas se encuentran en este tipo de cuenca.

Cuencas de deslizamiento

El tercer tipo de cuenca se forma en los ajustes de falla de deslizamiento. Su origen geológico deriva de un bloque de separación, por ejemplo entre dos fallas de transformación, que disminuye significativamente.

Varios lugares en la Falla de San Andrés o la Falla de Anatolia pertenecen a este tipo de cuenca.

Las cuencas de desplazamiento son fuentes de hidrocarburos que dependen del ambiente de deposición, heterogeneidad de sedimentos, subsidencia e historia térmica.

Formación de las cuencas

Actualmente se reconoce que el principal mecanismo de formación de la cuenca es la carga de sedimentos. El desplazamiento del agua por las rocas clásicas terrígenas, como las areniscas, representa una carga sobre la superficie de la corteza que se doblará o flexionará hacia abajo por su peso. Los depósitos bioquímicos, como los de las calizas, tendrán un efecto similar.

El espesor del sedimento que se puede acumular debido a la carga depende de la densidad, pero es aproximadamente 2,5 veces la profundidad del agua que está disponible.

Los sedimentos en cuencas profundas se acumulan y esta observación sugiere que factores distintos de la carga de sedimentos son los responsables de la formación de la cuenca.

 

Cada tipo de cuenca sedimentaria presenta diferentes hundimientos tectónicos y curvas de elevación.

En contraste con las cuencas de Rift, las cuencas de tipo Foreland se caracterizan por una subsidencia lenta temprana y una subsidencia rápida más adelante.

Avances tecnológicos

El modelado de la cuenca ha avanzado significativamente desde estos primeros modelos “geométricos” para la acumulación de sedimentos. Hoy en día hay una amplia gama de modelos avanzados disponibles para construir la estratigrafía de las cuencas sedimentarias. La ventaja de estos modelos es que incorporan los controles primarios del hundimiento de la cuenca, como la carga de sedimentos.

La carga de sedimentos es también un importante control en las cuencas de deslizamiento. Estas cuencas están asociadas con tasas mucho más altas de subsidencia tectónica que las cuencas tipo Rift o tipo Foreland. Se encuentran en marcos de transformación, donde la hundimiento diferencial forma una “cuenca trasera” en el lado del continente y una depresión en el lado del océano y en zonas de fractura. Sin embargo, las cuencas de deslizamiento más profundas son las cuencas separadas que se forman entre fallas de deslizamiento superpuestas.