Ciclos del carbono y del nitrógeno: reservorios y etapas
Resumen
El texto describe los reservorios de carbono en la Tierra (sólidos, líquidos y gaseosos) y su persistencia en la geosfera. Además, explica los reservorios de nitrógeno y las etapas de su ciclo: fijación, amonificación y nitrificación. Un estudiante aprenderá qué bacterias intervienen en cada proceso y por qué el nitrato es la fuente principal de nitrógeno para las plantas.
Puntos clave
- El carbono se almacena en reservorios sólidos (rocas carbonatadas, combustibles fósiles y sedimentos), líquidos (iones carbonato y bicarbonato disueltos en el agua, sobre todo en los océanos) y gaseosos (CO₂, CO y CH₄ en la atmósfera).
- Algunos reservorios de carbono, como los combustibles fósiles y las rocas calizas, pueden permanecer mucho tiempo fuera del alcance de los seres vivos.
- El nitrógeno forma moléculas esenciales como los ácidos nucleicos y las proteínas; la mayoría de los seres vivos no puede asimilar el N₂ gaseoso.
- La fijación convierte el nitrógeno gaseoso en amoníaco mediante bacterias libres (Clostridium, Azotobacter) o simbióticas de las leguminosas, que habitan en los nódulos.
- En la amonificación, los descomponedores enriquecen el suelo con amoníaco a partir de cadáveres y productos de desecho.
- En la nitrificación, Nitrosomonas oxida el amoníaco a nitritos y Nitrobacter oxida los nitritos a nitratos, la principal fuente de nitrógeno para las plantas superiores.
Ciclo del Carbono
1. Reservorios de Carbono en la Tierra
El carbono se almacena en diversos reservorios terrestres, clasificados según su estado físico y actividad biológica:
Reservorios Sólidos
Rocas carbonatadas (como dolomita y caliza), combustibles fósiles (carbón y petróleo) y sedimentos. Son poco activos desde el punto de vista biológico y difícilmente pasan a formar parte de los seres vivos.
Reservorios Líquidos
Se encuentra disuelto en el agua, principalmente en los océanos. Ejemplos: Iones carbonato (CO₃²⁻) e iones bicarbonato (HCO₃⁻).
Reservorios Gaseosos
Se encuentran en la atmósfera. Ejemplos: Dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO) y metano (CH₄).
Persistencia: El carbono a veces puede permanecer durante mucho tiempo en la geosfera fuera del alcance de los seres vivos, como en el caso de los combustibles fósiles y las rocas calizas.
Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno (N) es un elemento imprescindible, pues forma moléculas esenciales como los ácidos nucleicos y las proteínas. Los reservorios de nitrógeno que podemos encontrar son:
Reservorios de Nitrógeno
Biológicamente más Activo
Nitrógeno gaseoso (N₂) y compuestos inorgánicos (amoniaco, nitritos y nitratos).
Biológicamente menos Activo
Humus orgánico y rocas sedimentarias.
Etapas del Ciclo del Nitrógeno
Fijación de Nitrógeno
Es necesaria ya que la mayoría de los seres vivos no pueden tomarlo en estado gaseoso (N₂). Consiste en la conversión del nitrógeno gaseoso en amoníaco (NH₃). De esta conversión se encargan las bacterias fijadoras, que pueden ser de dos tipos:
Bacterias Libres
Géneros como Clostridium y Azotobacter son bacterias que se encuentran en el suelo y hacen que el amoníaco quede acumulado en él.
Bacterias Simbióticas
Se encuentran en las plantas leguminosas en unas estructuras conocidas como nódulos (ejemplos: trébol, alfalfa, judías).
Amonificación
La acción de los descomponedores sobre los cadáveres y los productos de desecho del metabolismo de productores y consumidores enriquecen el suelo con amoníaco.
Nitrificación
Casi todo el amoníaco que llega al suelo pasa a ion nitrato por la acción quimiosintética de algunas bacterias. Este proceso se denomina nitrificación y ocurre en dos etapas:
Nitrosación
Las bacterias del género Nitrosomonas oxidan el amoníaco a nitritos (NO₂⁻).
Nitratación
Las bacterias del género Nitrobacter oxidan el ion nitrito a nitrato (NO₃⁻), siendo este último ion la fuente principal de nitrógeno disponible en el suelo para las plantas superiores.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué bacterias realizan la fijación del nitrógeno?
La fijación la realizan bacterias fijadoras: las libres, como Clostridium y Azotobacter, que viven en el suelo, y las simbióticas, que se encuentran en los nódulos de las plantas leguminosas como el trébol, la alfalfa o las judías.
¿Cuál es la diferencia entre nitrosación y nitratación?
En la nitrosación, las bacterias Nitrosomonas oxidan el amoníaco a nitritos. En la nitratación, las bacterias Nitrobacter oxidan el nitrito a nitrato, que es la fuente principal de nitrógeno disponible para las plantas.
¿Por qué las plantas no pueden usar directamente el nitrógeno del aire?
Porque la mayoría de los seres vivos no puede tomar el nitrógeno en estado gaseoso (N₂); necesita que antes se convierta en amoníaco o en nitratos mediante la fijación y la nitrificación.
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