Ciclo del Agua – Ciclo Hidrológico

Proceso de circulación entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.

La cantidad total de agua en el planeta no cambia.

 

 

Ciclo del Agua:

Comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia.

Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro porcentaje del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea, conocidas como acuíferos. Este proceso es la percolación. Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.

 

Fases del Ciclo del Agua:

1º Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera.

2º Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.

3º Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

4º Infiltración: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante.

5º Escorrentía: Diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.

6º Circulación subterránea:

 Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial. Se presenta en dos modalidades:

• La que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.
• La que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

7º Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.

8º Solidificación:  Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura.

 

 

Ciclo del Carbono

Sistema de las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida.

Tipos de Ciclos:

Ciclo biológico

Comprende los intercambios de carbono (CO₂) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera. Este ciclo es relativamente rápido, estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 20 años.

 

Ciclo biogeoquímico

Regula la transferencia de carbono entre la Hidrósfera, la atmósfera y la litosfera (océanos y suelo). El CO₂ atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones de bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos. El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones  volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. Este último ciclo es de larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay ocasiones en las que la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural.

 

Ciclo del Nitrógeno

 

El ciclo del nitrógeno tiene cinco etapas, de  las cuales sólo la asimilación no es realizada por bacterias:

 

1. Fijación: La fijación biológica del nitrógeno consiste en la incorporación del nitrógeno atmosférico, a las plantas, gracias a algunos microorganismos, principalmente bacterias y cianobacterias que se encuentran presentes en el suelo y en ambientes acuáticos. Esta fijación se da por medio de  la conversión de nitrógeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) o nitratos (NO3-).

2. Nitrificación o mineralización: Solamente existen dos formas de nitrógeno que son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+).

Las raíces pueden  absorber  ambas formas. El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio de la nitrificación. La modificación de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo, este proceso se ve completado entre dos a cuatro semanas. Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias: primero, las bacterias del suelo  Nitrosomonas y  Nitrococcus convierten el amonio en nitrito (NO2-), luego  otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La nitrificación les entrega energía a las bacterias.

3. Asimilación: Ocurre cuando las plantas absorben a través de sus raíces, nitrato (NO3-) o amoniaco (NH3). Luego, estas moléculas son incorporadas tanto a las proteínas, como a los ácidos nucleícos de las plantas. Cuando los animales consumen los tejidos de las plantas, también asimilan nitrógeno y lo convierten en compuestos animales.

4. Amonificación: Cuando los organismos producen desechos que contienen nitrógeno como la orina (urea), los desechos de las aves (ácido úrico), así como de los organismos muertos, éstos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo y en el agua, liberando el nitrógeno al medio, bajo la forma de amonio (NH3). En este nuevo proceso de integración de nitrógeno al ciclo, las bacterias fijadoras llevan a cabo la digestión enzimática, por lo que el amonio se degrada a compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminoácidos. Es por esta razón que el proceso se llama aminificación o aminización.

5. Inmovilización: Es el proceso contrario a la mineralización, por medio del cual las formas inorgánicas (NH4+ y NO3-) son convertidas a nitrógeno orgánico y, por  tanto, no asimilables.

6. Desnitrificación: La reducción de los nitratos (NO3-) a nitrógeno gaseoso (N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), se llama desnitrificación, y es llevado a cabo por las bacterias desnitrificadoras que revierten la acción de las fijadoras de nitrógeno, regresando el nitrógeno a la atmósfera en forma gaseosa. Este proceso ocasiona una perdida de nitrógeno para el ecosistema; ocurre donde existe un exceso de materia orgánica y las condiciones son anaerobias, además de que hay poca disponibilidad de agua y un alto pH, aunado a los escurrimientos de los fertilizantes al suelo.

El fenómeno de la desnitrificación se debe, a que en condiciones de mucha humedad en el suelo, la falta de oxígeno obliga a ciertos microorganismos a emplear nitrato en vez de oxígeno en su respiración.

 

 

Ciclo del Fósforo

Durante el ciclo del fosforo se produce la mineralización del fósforo, se solubilizan las formas insolubles así como la asimilación de los fosfatos inorganicos.

Proceso:

Mineralización: Los seres vivos tienen fosforo inorganico. El proceso de mineralización se encuentra en relación con la degradación de la materia orgánica por los microorganismos. Las situaciones que favorecen esta degradación: un sustrato carbonado degradable y la presencia de nitrogeno.

Solubilización: El fósforo se encuentra en continuo movimiento desde su forma soluble a deposito de fósforo. Muchas bacterias autótrofas se encargan de llevar a cabo la solubilización. Las mismas bacterias que intervienen en el paso de ion amonio a ácido nitrico y el paso deazufre reducido a ácido sulfurico intervienen también en la solubilidad del fósforo.

Inmovilización: El fósforo inorgánico se transforma en fósforo orgánico a través de diferentes seres vivos (en el agua las algas llevan a cabo se absorcion, en el suelo las bacterias se encargan de su fijación).

 

 

Ciclo del Azufre

El azufre presenta un ciclo que pasa entre el aire y los sedimentos, siendo que existe un gran depósito en la corteza terrestre y en los sedimentos y un depósito menor en la atmósfera.Es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, ocurriendo principalmente en la forma de sulfatos solubles. Gran parte de los reservorios de azufre inerte está en rocas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos y combustibles fósiles.

Se puede afirmar que el ciclo del azufre ocurre en la siguiente secuencia:

Como el azufre en su forma elemental no puede ser utilizado por organismos superiores, para que su asimilación sea posible es necesario que microorganismos oxiden la sulfa elemental en sulfatos. En este proceso pueden participar bacterias fotopigmentadas de los géneros Chlorobium y Pelodityon. Sin embargo, las más activas en este proceso son las fotopigmentadas en especial las del género Thiobacillus, que pueden general ácido sulfúrico durante el proceso.

El sulfato generado puede ser asimilado directamente por vegetales, algas y diversos organismos heterotróficos siendo incorporados en aminoácidos sulfurados. El mismo sulfato también puede ser desasimilado formando H2S.

Reduccion Desasimilativa del Sulfato: Etapa en la cual participan las bacterias del género Desulfovibrio. En este proceso el ión sulfato actúa como un agente oxidante para la desasimilación de materia orgánica, así como el oxígeno en la respiración convencional.

Las bacterias reductoras del sulfato, utilizan este ion que son reducidos a sulfato de hidrógeno (H2S). Su papel en el ciclo del azufre puede ser comparado al papel de las bacterias reductoras de nitrato en el ciclo del nitrógeno. Además de las bacterias Desulfovibrio, otras bacterias anaeróbicas restringidas y morfológicamente diversificadas participan del proceso, siendo Desulfomaculum y Desulfobulbus, las más conocidas.

El gas sulfhídrico resultante de la reducción de los sulfatos y de la descomposición de aminoácidos es oxidado en azufre elemental. Esta reacción es típica de ciertas bacterias oxidantes del azufre no fotopigmentadas, como Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca e Thiobacillus.

 

Ciclo del Oxigeno

El oxígeno, es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células.

Pero el metabolismo celular, se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así, una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.

La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos, está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.

Otra parte del ciclo del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.

Fuente:

www.wikipedia.com

http://quimica.laguia2000.com/general/ciclo-del-azufre