Los microorganismos y los ciclos geoquímicos

Todo en este planeta funciona bajo un perfecto equilibrio, los ciclos geoquímicos son parte de este equilibrio. Pero, ¿qué son los ciclos geoquímicos? A lo largo de estas líneas veremos lo que son y la importancia que representan para la vida en este planeta. Del mismo modo, veremos como unos seres pequeños y unicelulares contribuyen notablemente […]
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Todo en este planeta funciona bajo un perfecto equilibrio, los ciclos geoquímicos son parte de este equilibrio. Pero, ¿qué son los ciclos geoquímicos? A lo largo de estas líneas veremos lo que son y la importancia que representan para la vida en este planeta. Del mismo modo, veremos como unos seres pequeños y unicelulares contribuyen notablemente a que estos ciclos sean posibles. Nos referimos a los microorganismos y también analizaremos las interrelaciones entre ambos conceptos. Así pues, si te preguntas cuál es la función de organismos tales como las bacterias, sigue leyendo.

¿Qué son los microorganismos?

Se denominan microorganismos a aquellos seres que solamente pueden ser vistos a través de un microscopio. Lo conforman un amplio grupo de organismos vivos. Entre ellos se encuentran englobadas las bacterias, los virus, las levaduras, los mohos… Todos estos seres vivos microscópicos se encuentran circulando por nuestro planeta. Estos pequeños seres se pueden encontrar en el aire, en el suelo e incluso en el hombre.

La característica principal de estos seres vivos es que tienen una estructura biológica diferente a la de las plantas o los seres del reino animal. Son organismos unicelulares, es decir, que tienen una estructura de lo más elemental.

Algunos de estos organismos que son los culpables de ocasionar enfermedades y dañar los alimentos que consumimos, también se encuentran en el agua. A pesar de todo, algunos de ellos son beneficiosos para nuestro organismo. De hecho, hasta se utilizan para elaborar muchos de los alimentos que hoy en día consumimos. Alargan la vida de estos alimentos e incluso intercambian propiedades con ellos. Un ejemplo claro de esto que se acaba de exponer es el caso del yogur o el caso del queso.

A los microorganismos perjudiciales se les suele llamar patógenos y pueden presentar serias repercusiones y amenazas contra nuestra salud. Hay que agradecer la labor de nuestro sistema inmunitario que se encarga de combatirlos.

Dentro de este grupo tenemos a las bacterias como seres más abundantes en la naturaleza. Además, las bacterias pueden habitar en todo tipo de ambientes. Como los demás microorganismos, existen bacterias perjudiciales que provocan enfermedades y otras hasta incluso habitan dentro de nuestro cuerpo.

El conocimiento de este tipo de vida provino de descubrimientos que tuvieron lugar durante muchos años. La culminación de estos descubrimientos se produjo en 1878, cuando Pasteur introdujo la «Teoría de los gérmenes» y, a partir de entonces, comenzó la llamada Era bacteriológica.

La investigación de Pasteur fue acompañada por una gran cantidad de científicos y médicos. Algunos de ellos, impresionados por los hallazgos, hicieron cambios bastante significativos en sus métodos de trabajo.

Además de los microorganismos ya identificados y clasificados (bacterias, hongos y parásitos), había otra categoría que solo podía observarse después de la invención del microscopio electrónico. Era un ser de estructura organizativa bastante simple y supuesta existencia: el virus.

Importancia de la invención del microscopio

Solo después de la invención del microscopio fue posible identificar una amplia variedad de seres vivos. A partir de entonces se convirtieron en parte de la clasificación de los seres vivos en reinos.

Los reinos de los que forman parte

Forman el Reino Monera (seres unicelulares como bacterias y algas azules), Protista (seres unicelulares como protozoos y algas eucariotas) y Hongos (seres uni o multicelulares como hongos elementales y hongos superiores).

¿Qué son los ciclos geoquímicos?

Cuando hablamos de ciclos geoquímicos o biogeoquímicos en realidad nos estamos refiriendo al movimiento cíclico de los elementos que existen en el planeta, como, por ejemplo, el oxígeno. Dichos elementos se encuentran en constante circulación entre el ambiente en el que se encuentran y un ser vivo.

Es decir, los elementos, junto con todo lo demás que existe en el ambiente, pasan dentro del ser vivo mediante una serie de mecanismos y, después de ser procesados por dicho ser vivo, vuelven de otra forma al ambiente. Esto es un ciclo geoquímico.

De esta forma se recicla la materia de la Tierra, puesto que es limitada. Es un medio que tiene la naturaleza, como tantos otros, de preservar la vida. Los nutrientes se reciclan de este modo. Debido a que nuestro planeta actúa como un sistema cerrado.

Así pues, llamamos nutrientes a los elementos químicos que son necesarios para la vida de un organismo. Son en su esencia, elementos químicos. Los ciclos de los elementos gobiernan la vida en nuestro planeta.

Durante estos ciclos, todas las partículas sufren transformaciones químicas. De este modo, parten de un estado elemental, luego pasan a ser componentes inorgánicos, después componentes orgánicos y, por último, vuelven a su estado elemental.

Existen productores que se sirven de la materia inorgánica para procesarla y convertirla en orgánica. Así mismo, también existen descomponedores que realizan el proceso inverso. Parten de la materia orgánica y la transforman en orgánica.

Dentro de los ciclos geoquímicos podemos definir los agentes que intervienen en ellos, en función de productores, consumidores y descomponedores.

  • Productores: algas, fotosítesis, dinoflagelados, quimiótrofos, euglenoides.
  • Consumidores: microorganismos, herbívoros y carnívoros.
  • Descomponedores: hongos, bacterias, protistas.

Importancia de los ciclos geoquímicos

Los ciclos geoquímicos o biogeoquímicos, al promover un ciclo de los elementos , aseguran su uso y posterior disponibilidad. Este es un factor extremadamente importante, ya que algunos elementos son esenciales para los seres vivos, y su uso constante, sin reemplazo, podría causar la extinción de las especies.

La circulación de elementos es crítica para garantizar que un ecosistema funcione correctamente. Si, por ejemplo, la cantidad de oxígeno disponible en un ambiente acuático disminuye, todos los seres vivos en ese ecosistema se verán afectados. Evaluar el ciclo geoquímico en este caso podría ser importante para predecir un impacto ambiental.

Factores que influyen en la velocidad de un ciclo geoquímico

La velocidad a la que circula un elemento en el entorno abiótico y biótico depende de varios factores. La naturaleza del elemento que participa en el ciclo , por ejemplo, puede determinar si el ciclismo se llevará a cabo lenta o rápidamente. Por lo general, un ciclo de gas es más rápido que un ciclo sedimentario.

Otro punto importante para la velocidad del ciclo de nutrientes es la tasa de crecimiento de los seres vivos y su descomposición . La tasa de crecimiento de una especie afecta directamente la cadena alimentaria y, en consecuencia, el flujo de un elemento en esa cadena. La descomposición, si ocurre lentamente, afecta la liberación de nutrientes al medio ambiente.

El hombre también juega un papel importante en los ciclos geoquímicos. A través de ciertas actividades, como la agricultura, el hombre puede cambiar la dinámica natural de un ecosistema modificando los caminos seguidos por un elemento dado en el ciclo. Además, la contaminación, la extracción de minerales y la producción de energía pueden afectar el ciclo de los elementos.

¿Cómo se interrelacionan los microorganismos y los ciclos geoquímicos?

Ha llegado el momento de relacionar ambos conceptos y examinar cómo intervienen los microorganismos en los ciclos geoquímicos. Los microorganismos tienen un papel importante en dichos ciclos.

Lo primero que debemos tener presente es que los microorganismos intervienen en dicho proceso debido a diversos factores:

  • Los microorganismos tienen la capacidad de vivir en todo tipo de ambientes. Su diversidad es muy amplia, además por si esto fuese poco, tienen una gran capacidad para dispersarse.
  • También presentan una gran diversidad metabólica.
  • Son seres unicelulares, de un tamaño muy pequeño (ya hemos comentado que solo se pueden ver a través de microscopio).

Como se ha visto en el apartado anterior, los microorganismos son agentes de los ciclos geoquímicos e intervienen en los mismos activamente. Los microorganismos como las bacterias y los hongos permiten la existencia de la materia en la biosfera. Su función es descomponer la materia orgánica que proviene de restos vegetales, excrementos y cadáveres. De este modo, la convierten en materia inorgánica.

Esta materia inorgánica vuelve a ser utilizada por los productores. Así pues la materia se recicla y, al contrario de lo que sucede con la energía, no se dispersa.

Los microorganismos fototrópicos, tales como las algas y las cianobacterias, contribuyen también a completar el ciclo del carbono, transformándolo en materia inorgánica tal y como vamos a ver con más detalle a continuación. El carbono se encuentra fijado en forma de materia orgánica para ser degradado mediante la acción de estos microorganismos. De este modo, devuelven al medio ambiente el dióxido de carbono mediante un proceso de fermentación. Es un ejemplo de la contribución de los microorganismos a los ciclos geoquímicos.

Asimismo, solamente ciertas bacterias fotosintéticas pueden absorber el nitrógeno del aire, contribuyendo así al ciclo geoquímico del nitrógeno, que también os explicamos más adelante con mucho más detalle. En este caso, las bacterias realizan una función fotosintética que contribuye a la producción de oxígeno.

Como hemos podido observar, hasta el más pequeño ser vivo de la Tierra tiene una vital importancia para la preservación de la vida. Es importante saber que los microorganismos, aquellos seres que siempre consideramos como agentes patógenos, tienen un papel tan necesario que no podríamos prescindir de ellos. Es uno de los misterios del equilibrio de nuestra naturaleza.

Debemos pensar que los átomos de los compuestos químicos que van a formar la materia viva están destinados a regresar al entorno físico, constituyendo «depósitos» de los cuales, durante períodos de tiempo más o menos prolongados, se retiran nuevamente para fabricar otros sustancia orgánica, y así sucesivamente. De esta manera, se establece una circulación de los elementos químicos de los organismos al medio ambiente y viceversa, de acuerdo con un juego complejo y fundamental de procesos en equilibrio dinámico , que toman el nombre de ciclos biogeoquímicos .

Los principales ciclos biogeoquímicos son los de carbono , oxígeno y nitrógeno , también llamados ciclos gaseosos, ya que las principales reservas o depósitos de los elementos respectivos están constituidos principalmente por gases atmosféricos: dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno, estos últimos en forma de moléculas diatómicas (otros dos ciclos naturales importantes son el ciclo del fósforo y el ciclo del azufre ).

Ciclo del carbono y ciclo del oxígeno

El ciclo del carbono, estrechamente entrelazado con el ciclo del oxígeno, tiene lugar a través de dos etapas fundamentales:

  1. Fijación de dióxido de carbono atmosférico, CO 2 , es decir, su transformación en compuestos orgánicos , por fotosíntesis realizada por plantas terrestres y marinas; En esta fase se forma oxígeno simultáneamente , O 2 (que proviene de la disociación del agua).
  2. Retorno del dióxido de carbono a la atmósfera después de la oxidación biológica de la materia orgánica (respiración, descomposición o fermentación por bacterias y hongos) y reacciones de combustión (incendios de vegetación y uso de combustibles fósiles). En todos estos procesos se consume oxígeno .

Una pequeña fracción de carbono se acumula en el fondo del océano como sedimentos que consisten en restos de algas y animales marinos, cuyas conchas o esqueletos están formados por carbonato de calcio insoluble. Estos sedimentos dan lugar a rocas calcáreas con el tiempo . En las capas superiores de la atmósfera, el oxígeno bajo la acción de la radiación solar se transforma parcialmente en ozono , que absorbe los rayos ultravioleta que son perjudiciales para los seres vivos, reformando nuevamente el oxígeno.

Ciclo de nitrógeno

El ciclo del nitrógeno comienza con la fijación del nitrógeno molecular (N2), no utilizable directamente por la mayoría de los seres vivos, es decir, con su transformación en compuestos inorgánicos (por ejemplo, en forma de amoníaco o ion amonio, de nitratos y nitritos). Esto puede ocurrir como resultado de reacciones que tienen lugar en la atmósfera causadas por la luz solar (reacciones fotoquímicas) o por la acción de un rayo, o por microorganismos especializados que viven en el suelo libres o en las raíces de plantas leguminosas ( fijadores de nitrógeno ). El hombre practica una tercera vía a través de la fijación industrial de nitrógeno durante la cual se obtienen fertilizantes nitrogenados empleados en la agricultura. Las plantas incorporan el nitrógeno fijo en compuestos orgánicos ( aminoácidos y proteínas ), que se distribuyen a los animales a través de la cadena alimentaria (incapaz de utilizar nitrógeno mineral).

El nitrógeno orgánico es devuelto al medio ambiente por los animales y las plantas, tanto en forma de desechos nitrogenados producidos durante su metabolismo, como en forma de botín después de su muerte. Las bacterias especiales del suelo transforman las sustancias orgánicas nitrogenadas en amoníaco o iones de amonio ( amonificación ), que de otras bacterias se transforman en nitritos y finalmente en nitratos ( nitrificación ), nuevamente disponibles para su uso por las plantas. Finalmente, un tercer tipo de bacteria transforma los nitratos en nitrógeno molecular ( desnitrificación ), devolviéndolo a la atmósfera.

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