Diagrama del ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es un componente esencial de todos los seres vivos, pero sólo una pequeña cantidad de las reservas de nitrógeno del planeta está en una forma que los seres vivos pueden absorber. Las bacterias de una serie de leguminosas lo “fijan” del aire. Pero se puede tener demasiado de algo bueno. Por ello, otros microbios “desnitrifican” los ecosistemas, convirtiendo el elemento en formas no disponibles para los seres vivos. Este es el ciclo del nitrógeno.
Hace un siglo, el ciclo del nitrógeno cambió para siempre cuando Fritz Haber, un químico alemán, inventó un proceso industrial para fijar el nitrógeno de la atmósfera y fabricar fertilizantes químicos. Hoy en día, 80 millones de toneladas de nitrógeno se fijan de la atmósfera de esta manera cada año y se vierten en los campos del mundo.
Sin embargo, la ineficacia de la agricultura hace que la mayor parte de este nitrógeno se escurra por la tierra hacia los ríos y los océanos. Gran parte del nitrógeno que llega a los cultivos es posteriormente excretado por los seres humanos en las alcantarillas. Además, fijamos el nitrógeno cultivando legumbres y quemando combustibles fósiles, madera y cultivos. Si juntamos todo esto, fijamos alrededor de 121 millones de toneladas de nitrógeno al año, mucho más de lo que hace la naturaleza, y ésta no puede hacer frente a ello.
Similitudes del ciclo del nitrógeno y del fósforo
El nitrógeno y el fósforo son nutrientes que forman parte natural de los ecosistemas acuáticos. El nitrógeno es también el elemento más abundante en el aire que respiramos. El nitrógeno y el fósforo favorecen el crecimiento de las algas y las plantas acuáticas, que proporcionan alimento y hábitat a los peces, los mariscos y los organismos más pequeños que viven en el agua.
Pero cuando entran en el medio ambiente una cantidad excesiva de nitrógeno y fósforo -generalmente procedentes de una amplia gama de actividades humanas- el aire y el agua pueden resultar contaminados. La contaminación por nutrientes ha afectado a muchos arroyos, ríos, lagos, bahías y aguas costeras durante las últimas décadas, lo que ha provocado graves problemas medioambientales y de salud humana, además de afectar a la economía.
El exceso de nitrógeno y fósforo en el agua hace que las algas crezcan más rápido de lo que los ecosistemas pueden soportar. El aumento significativo de las algas perjudica la calidad del agua, los recursos alimentarios y los hábitats, y disminuye el oxígeno que los peces y otras formas de vida acuática necesitan para sobrevivir. Los grandes crecimientos de algas se denominan floraciones de algas y pueden reducir gravemente o eliminar el oxígeno del agua, provocando enfermedades en los peces y la muerte de un gran número de ellos. Algunas floraciones de algas son perjudiciales para los seres humanos porque producen elevadas toxinas y crecimiento bacteriano que pueden hacer que las personas enfermen si entran en contacto con el agua contaminada, consumen pescado o marisco contaminado o beben agua contaminada.
Ciclo del carbono
ResumenLa disponibilidad de carbono procedente del aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera y de nitrógeno procedente de diversos aportes antrópicos a los ecosistemas aumenta continuamente; sin embargo, estos incrementos no van acompañados de un aumento similar de los aportes de fósforo. El inexorable cambio en la estequiometría del carbono y el nitrógeno en relación con el fósforo no tiene equivalente en la historia de la Tierra. En este artículo se exponen las profundas y aún inciertas consecuencias de la huella humana en el ciclo del fósforo y en la estequiometría nitrógeno-fósforo para la estructura, el funcionamiento y la diversidad de los organismos y ecosistemas terrestres y acuáticos. Se utiliza un enfoque de balance de masas para mostrar que es probable que la disponibilidad limitada de fósforo y nitrógeno reduzca conjuntamente el futuro almacenamiento de carbono por parte de los ecosistemas naturales durante este siglo. Además, si los fertilizantes de fósforo no son cada vez más accesibles, las proyecciones de rendimiento de los cultivos de la Evaluación de los Ecosistemas del Milenio implican un aumento del déficit de nutrientes en las regiones en desarrollo.
Diferencia entre el ciclo del nitrógeno y del fósforo
El ciclo del fósforo es el ciclo biogeoquímico que describe el movimiento del fósforo a través de la litosfera, la hidrosfera y la biosfera. A diferencia de muchos otros ciclos biogeoquímicos, la atmósfera no desempeña un papel importante en el movimiento del fósforo, porque el fósforo y los compuestos basados en él suelen ser sólidos en los rangos típicos de temperatura y presión que se encuentran en la Tierra. La producción de gas fosfina sólo se produce en condiciones locales especializadas. Por lo tanto, el ciclo del fósforo debe considerarse desde el sistema terrestre en su conjunto y luego centrarse específicamente en el ciclo en los sistemas terrestres y acuáticos.
Los seres humanos han provocado importantes cambios en el ciclo global del fósforo a través del transporte de minerales de fósforo y el uso de fertilizantes de fósforo, así como el transporte de alimentos de las granjas a las ciudades, donde se pierde como efluente.
El fósforo es un nutriente esencial para las plantas y los animales. El fósforo es un nutriente limitante para los organismos acuáticos. El fósforo forma parte de importantes moléculas que sostienen la vida y que son muy comunes en la biosfera. El fósforo entra en la atmósfera en cantidades muy pequeñas cuando el polvo se disuelve en el agua de lluvia y el rocío del mar, pero permanece sobre todo en la tierra y en los minerales de la roca y el suelo. El 80% del fósforo extraído se utiliza para fabricar fertilizantes. Los fosfatos procedentes de los fertilizantes, las aguas residuales y los detergentes pueden provocar la contaminación de lagos y arroyos. El enriquecimiento excesivo de fosfato en las aguas dulces y marinas puede provocar floraciones masivas de algas. En el agua dulce, la muerte y descomposición de estas floraciones conduce a la eutrofización. Un ejemplo de ello es la zona de los lagos experimentales de Canadá.