*Ciclos de la Materia

Si la materia no repitiera sus ciclos, ninguna forma viviente sobreviviría en la actualidad, porque los cadáveres y desechos orgánicos acumularían indefinidamente la materia prima que permite estructurar al organismo biológico.

La Tierra no recibe del espacio exterior, ni pierde hacia él, cantidades significativas de materia. En consecuencia, los seres vivos tienen que satisfacer sus necesidades de sustancias orgánicas e inorgánicas utilizando, exclusivamente, la materia confinada dentro de sus propios límites.

Los materiales necesarios para la vida en los ecosistemas se transfieren en ciclos cerrados, que permiten a los organismos vivientes utilizarlos una y otra vez, ya que se reciclan constantemente. Un ejemplo de ello se da en la fotosíntesis ya que las plantas verdes toman del ambiente abiótico (no vivo) las sustancias inorgánicas, de bajo nivel energético, y las transforman en compuestos orgánicos, que sirven como fuente principal de energía y de materiales para construir el cuerpo de cualquier ser viviente.

De las sustancias inorgánicas que se mueven cíclicamente en los ecosistemas, algunas son requeridas en grandes cantidades por los organismos vivientes, razón por la cual se denominan macronutrientes; los ejemplos más importantes incluyen al agua, carbono, nitrógeno y fósforo. Otras materias inorgánicas también son necesarias para los seres vivos, pero sólo en cantidades muy pequeñas; se trata de micronutrientes como, por ejemplo, fierro, cobre, cloro, zinc y yodo.

Ciclo Hidrologico

El agua circula primariamente entre los océanos, los continentes y la atmósfera. Estas son las partes principales del ciclo hidrológico, también conocido como el ciclo del agua. A la vez que el ciclo del agua tiene lugar, el agua puede ser encontrada en La Tierra en diferentes estados físicos: en forma sólida, líquida o gaseosa.

Ciclo del Nitrogeno

El nitrógeno es una sustancia esencial para toda la vida en La Tierra. La mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire en forma gaseosa, pero también se puede encontrar nitrógeno en el agua y en el suelo en diferentes formas. Allí, será descompuesto por bacterias y absorbido por plantes y animales.

Ciclo del Fósforo

El fósforo es un elemento que se puede encontrar en las estructuras del ADN de los organismos. El fósforo es el principal factor limitante del crecimiento para los ecosistemas, porque el ciclo del fósforo está principalmente relacionado con el movimiento del fósforo entre los continentes y los océanos. Al contrario que en el ciclo del nitrógeno, en el del fósforo no hay fase gaseosa en el aire.

Ciclo del Azufre

El azufre se presenta dentro de todos los organismos en pequeñas cantidades, principalmente en los aminoácidos. Se puede encontrar en el aire como dióxido de azufre y en el agua como ácido sulfúrico y en otras formas. El ciclo del azufre no solo está relacionado con procesos naturales, sino también con las aportaciones humanas a través de los procesos industriales.

Ciclo del Carbono

El carbono es un elemento muy importante, ya que es el bloque constructor de toda la materia orgánica, incluyendo partes del cuerpo humano, tales como proteínas, grasas, ADN y ARN. El carbono se encuentra principalmente en el aire como dióxido de carbono, pero como parte del ciclo del carbono también puede encontrarse disuelto en agua o almacenado en sedimentos.

*El Agua y su Importancia en la Naturaleza

El agua es el compuesto químico más abundante del planeta y resulta indispensable para el desarrollo de la vida. Está formado por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, y su fórmula química es H2O. En la naturaleza se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso.

El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino nociva, de calidad deficiente.

El agua es un recurso indispensable para los seres vivos y para los humanos.

Importancia del Agua

Su importancia estriba en los siguientes aspectos:

1. Es fuente de vida: Sin ella no pueden vivir ni las plantas, ni los animales ni el ser humano.

2. Es indispensable en la vida diaria:

· Uso doméstico: en la casa para lavar, cocinar, regar, etc.

· Uso industrial: en la industria para curtir, fabricar alimentos, limpieza, generar electricidad, etc.

· Uso agrícola: en la agricultura para irrigar los campos.

· Uso ganadero: en la ganadería para dar de beber a los animales domésticos.

· En la acuicultura: para criar peces y otras especies.

· Uso medicinal: en la medicina para curar enfermedades. Las aguas termales y medicinales son muy abundantes en el Perú. Por ejemplo: los baños del Inca en Cajamarca; los baños de Churín en Lima; los baños de Jesús en Arequipa, etc. Las aguas minerales son de consumo para bebida y contienen sustancias minerales de tipo medicinal. Las principales son las de San Mateo, Socosani, Jesús, etc.

· Uso deportivo: en los deportes como la natación, tabla hawaiana, esquí acuático, torrentismo, canotaje, etc.

· Uso municipal: en las ciudades para riego de parques y jardines.

La evaluación de la calidad del agua ha tenido un lento desarrollo. Hasta finales del siglo XIX no se reconoció el agua como origen de numerosas enfermedades infecciosas; sin embargo hoy en día, la importancia tanto de la cantidad como de la calidad del agua está fuera de toda duda.

La importancia que ha cobrado la calidad del agua ha permitido evidenciar que entre los factores o agentes que causan la contaminación de ella están: agentes patógenos, desechos que requieren oxígeno, sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, nutrientes vegetales que ocasionan crecimiento excesivo de plantas acuáticas, sedimentos o material suspendido, sustancias radioactivas y el calor.

Problemas originados por el exceso de agua:

Inundaciones: Durante los meses de verano se producen las precipitaciones en el territorio nacional. Por ciertas circunstancias, cuando estas precipitaciones son extraordinarias, los ríos salen de su cauce e inundan zonas de producción agropecuaria y poblados.

Erosión natural: las precipitaciones y la escorrentía fluvial arrastran la capa fértil de los suelos y los empobrecen.

Problemas originados por la escasez del agua:

Se refieren a la aridez de una gran parte del territorio nacional, y a las sequías, que se presentan en ciertas regiones por las anomalías en las precipitaciones.

Problemas originados por el mal manejo del agua:

A través de acciones negativas por las actividades humanas y que generan erosión y contaminación. La contaminación es un problema grave y creciente, y será tratada aparte. La destrucción de las cuencas y de la cobertura vegetal influye sobre la disponibilidad y el flujo del agua.El agua es uno de los recursos naturales fundamentales y es uno de los cuatro recursos básicos en que se apoya el desarrollo, junto con el aire, la tierra y la energía.

La provisión de agua dulce está disminuyendo a nivel mundial, 1200 millones de habitantes no tienen acceso a una fuente de agua potable segura. Las enfermedades por aguas contaminadas matan más de 4 millones de niños al año y 20% de todas las especies acuáticas de agua fresca están extintas o en peligro de desaparecer.

Contaminación del Agua

La contaminación del agua es el grado de impurificación, que puede originar efectos adversos a la salud de un número representativo de personas durante períodos previsibles de tiempo.

Se considera que el agua está contaminada, cuando ya no puede utilizarse para el uso que se le iba a dar, en su estado natural o cuando se ven alteradas sus propiedades químicas, físicas, biológicas y/o su composición. En líneas generales, el agua está contaminada cuando pierde su potabilidad para consumo diario o para su utilización en actividades domésticas, industriales o agrícolas.

Para evitar las consecuencias del uso del agua contaminada se han ideado mecanismos de control temprano de la contaminación. Existen normas que establecen los rangos permisibles de contaminación, que buscan asegurar que el agua que se utiliza no sea dañina. Cada país debe tener una institución que se encargue de dicho control. En Estados Unidos existen parámetros mencionados en la Farmacopea de los Estados Unidos que norman en relación a las especificaciones de todo tipo en el agua potable, en el área microbiológica se toman en cuenta niveles de alerta y niveles de acción.

A pesar del control y prevención que se persigue en muchos países, se reportan aguas contaminadas con coliformes lo que hace que la calidad del agua no sea la deseada, si bien muchos países tienen agua en grandes cantidades, el aumento poblacional, la contaminación de las industrias, el uso excesivo de agroquímicos, la falta de tratamiento de aguas negras y la erosión de suelos por la deforestación hacen que ese recurso sea escaso.

*Impotancia de los Ciclos Biogeoquimicos

Estos son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa. Agua, carbón, Oxigeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra.

Desde que la tierra se conoce como planeta, siempre ha existido una serie de elementos que sostienen la vida de los seres vivos. Son nutrientes inorgánicos tales como: El Agua, el Carbono, el Hidrógeno y el Nitrógeno, entre otros. Si estos elementos son traídos de la tierra sin posibilidad de recuperarlos, llegaría un momento en que ocurriría un desequilibrio en la biosfera; para que esto no ocurra, existen un considerable número de microorganismos, llamados descomponedores que al morir los seres vivos, rompen las moléculas orgánicas de éstos y forman moléculas inorgánicas sencillas, que envuelven al medio ambiente estableciéndose así un ciclo cerrado de elementos inorgánicos

Así como los animales y demás seres vivos se aprovechan y se benefician alimentándose de la materia orgánica, del mismo modo, estas satisfacen las suyas extrayendo los nutrientes inorgánicos del sustrato o medio ambiente. Ciertamente que estos ciclos no se desarrollan siempre con velocidad ambiente. A veces hay elementos que son retenidos mucho tiempo por un organismo y tardan en regresar al medio. A todo este ciclo que va desde la materia orgánica y se incorpora a los organismos desde el suelo, siendo aprovechado por los seres autótrofos y luego por los heterótrofos, se les conoce como ciclos biogeoquímicos.

Ciclo del Agua

El agua es un elemento indispensable para la vida, por esto, al conocer su ciclo estamos conociendo al mismo tiempo, su racional aprovechamiento y conservación.Las tres cuartas partes de la tierra es agua, (sólido, liquido y gaseoso) existe en los océanos, mares, ríos, lagos, zonas polares, en la atmósfera o debajo de la tierra; por lo tanto la misma está en constante movimiento y comprende los siguientes pasos:

Evaporación por acción del sol y la formación de nubes. Las nubes, por acción del viento se desplazan hacia la tierra, donde los mismos se enfrían para que produzcan gotas pequeñas que quedan suspendidas en la atmósfera a través de la condensación. La precipitación ocurre cuando las gotas de agua que están suspendidas en la atmósfera caen en forma de lluvia, granizo o nieve. Cuando el agua cae se filtra por los suelos, o corre por la superficie formando los ríos hasta que llegan al mar. Parte de esa agua regresa a la atmósfera por medio de la evaporación.

Ciclo del Oxigeno

El oxígeno abastece las necesidades de todos los organismos terrestres que lo respiran para su metabolismo, además cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuáticos. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto a los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de oxígeno de las moleculas de agua. Los electrones reducen los átomos de dióxido de carbono a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así se completa el ciclo de este compuesto.

Cabe mencionar que por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.

Ciclo del Nitrogéno

En un ecosistema complejo formado por una comunidad biótica y por agentes físico-químicos íntimamente relacionados, el ciclo del nitrógeno es bastante complicado, porque las plantas lo toman combinado, formando unos determinados compuestos asimilables, es necesario para ello la presencia e intervención de microorganismos como las bacterias. Las plantas verdes absorben el nitrógeno bajo la forma de nitratos del suelo que luego se constituyen en aminoácidos.

Los animales toman este nitrógeno que, con la muerte, putrefacción y descomposición ocasionada por las bacterias se desprende amoniaco que después es transformado en nitritos y finalmente en nitratos por las bacterias nitrificantes. El nitrógeno atmosférico también es utilizado directamente por ciertas bacterias, las cuales son capaces de fijar el nitrógeno e incorporarlo a la materia orgánica de la cual están constituidos.

Ciclo del Carbono

El carbono es un elemento químico que se encuentra en todas las moléculas orgánicas, se conoce como dióxido de carbono (CO2) o anhídrido carbónico, además se encuentra en el agua y en el aire, es el producto final en el proceso de respiración ya que todos los seres vivos lo expulsamos al respirar. Mediante el proceso de fotosíntesis, las plantas verdes sintetizan materia orgánica y para ello utilizan carbono para formar los glúcidos que están formados por átomos de carbono. Estas moléculas pasan a los organismos animales cuando estos comen vegetales o se comen unos con otros y allí los átomos de carbono pasan a sufrir transformaciones que van sucediendo dentro de cada organismo.

Los productores y los consumidores cuando utilizan la energía que hay dentro de estos compuestos, el anhídrido carbónico es devuelto a la atmósfera y al agua por medio de la respiración celular y otras funciones biológicas donde seria utilizado nuevamente por las plantas verdes para incorporarlo a la materia orgánica y así continua el ciclo. Los organismos descomponedores (bacterias y hongos) hacen que el anhídrido carbónico sea liberado cuando los organismos productores o consumidores mueren. De esta forma el CO2 de estos organismo descompuestos vuelven al medio.