Ciclos biogeoquímicos: nitrógeno y carbono en la biosfera

La falta de nutrientes: la presencia de nutrientes inorgánicos necesarios para que los productores primarios crezcan es un factor muy importante para el buen rendimiento de la fotosíntesis. Los que suelen escasear y actúan de factor limitante son el fósforo y el nitrógeno. En los océanos, las zonas de afloramiento y las plataformas costeras son los escenarios en los que la producción primaria es alta, gracias a que los nutrientes son accesibles para los organismos del fitoplancton.

Los ciclos biogeoquímicos: son rutas que siguen los diferentes elementos químicos a través de la biosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la geosfera.

• El ciclo del carbono: es el elemento más abundante en los seres vivos después del oxígeno. El carbono se encuentra en la atmósfera en forma de CO₂, que puede ser captado por las plantas y árboles, los cuales lo utilizan para fabricar sus propias moléculas orgánicas (los organismos del fitoplancton captan el CO₂ después de que se haya disuelto en el agua). Los animales, al alimentarse de estas plantas o árboles, captan su carbono, que se incorpora a sus moléculas orgánicas. Cuando las plantas, los árboles y los animales mueren, sus cadáveres son utilizados por los descomponedores, que captarán su carbono para fabricar sus propias moléculas orgánicas. Todos estos organismos respiran, con lo que emitirán CO₂ a la atmósfera. Otro fenómeno que puede suceder con la materia orgánica muerta es que sea enterrada y se transforme en combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Dichos combustibles fósiles, tras ser quemados, emitirán también CO₂ a la atmósfera.
• El ciclo del nitrógeno: es el gas más abundante de la atmósfera y los seres vivos lo necesitan para fabricar proteínas y ácidos nucleicos (ADN, ARN, etc.). El nitrógeno atmosférico puede pasar al suelo, mediante un proceso denominado fijación del nitrógeno. Hay dos formas en que puede tener lugar este proceso:
  • Fijación atmosférica: el nitrógeno atmosférico (N₂) puede reaccionar con el O₂, dando lugar a gases NO_x. Estos gases reaccionan con el agua de la atmósfera, formando ácido nítrico (HNO₃), que cae al suelo debido a la lluvia. Este ácido nítrico forma nitratos en el suelo, los cuales pueden ser asimilados por las plantas.
  • Fijación biológica: existen organismos capaces de captar directamente el nitrógeno de la atmósfera y utilizarlo para formar compuestos de nitrógeno que son utilizables por los seres vivos. Otras bacterias consumen el nitrógeno atmosférico y lo transforman en amoniaco (NH₃).

La nitrificación es el proceso por el cual algunas bacterias pueden transformar el amoniaco procedente de la descomposición de los organismos o de la actividad de algunas bacterias fijadoras de nitrógeno en ácido nitroso. Por otra parte, existen bacterias que transforman el ácido nitroso en ácido nítrico. El ácido nítrico pasa a formar nitratos que son asimilables por las plantas. El ser humano también puede participar en este ciclo y alterarlo de las siguientes maneras.