Ecologia: estructura i dinàmica dels ecosistemes IV

 El cicle de la matèria

A diferència del flux unidireccional d'energia, la matèria en un ecosistema circula. La matèria no es perd sinó que es recicla contínuament. 

Així els descomponedors transformen la matèria orgànica procedent de la femta excrements restes orgàniques i cadàvers d'éssers vius en matèria inorgànica. Llavors els organismes autòtrofs s'aprofiten d'aquesta matèria i generen nova matèria orgànica que Serveix d'aliment al heteròtrofs.

Els cicles biogeoquímics en els ecosistemes

H:	Forma part de la majoria dels compostos orgànics  Es Troba principalment formant aigua
O:	És part de l'aigua, i de la majoria de les molècules orgàniques  És l'element més abundant de la Terra (més d’un 50%). La reserva més gran d'oxigen lliure és a l'atmosfera
C:	És l'element fonamental de la matèria viva perquè forma part de totes les molècules orgàniques com els glúcids els lípids i les proteïnes  És a l’atmosfera, principalment en forma de diòxid de carboni; a la hidrosfera, dissolt en l'aigua; i a la litosfera formant roques calcàries o combustibles fòssils
N:	Forma la part essencial de les proteïnes i els àcids nucleics  La seva concentració a l'atmosfera és molt elevada però no pot ser assimilat directament pels éssers vius, excepte per alguns bacteris fixadors de nitrogen que poden viure de forma lliures el sòll o en simbiosi a les arrels de les plantes lleguminoses.
P:	És un component important dels àcids nucleics La major part és a les roques sedimentàries fosfatades d'origen marí. A les zones amb corrents marins ascendents arriba a la superfície, on l'utilitza el fitoplancton, des del qual passa a la resta de la cadena tròfica. No n'hi ha a l'atmosfera i és escàs a la hidrosfera.
S:	Forma part de determinats aminoàcids, per la qual cosa és necessari per a la síntesi de proteïnes.  N'hi ha a les roques sedimentàries el sòl i als rius en forma de sulfats.

Els bioelements passen d'uns organismes a uns altres fins que tornen al medi un altre cop. El recorregut i la transformació que pateix cadascun d'ells a l’ecosistema rep el nom de cicle biogeoquímic.

El cicle del carboni

El carboni només es pot incorporar a les biomolècules de les xarxes tròfiques des del diòxid de carboni de l'atmosfera.

En els ecosistemes, els organismes productors capten mitjançant la fotosíntesi el CO2 de l'atmosfera o el dissolt en l'aigua (també procedent de l'atmosfera), i el transformen en matèria orgànica, que passarà a la resta d'organismes de la xarxa tròfica circulant com s'ha vist abans al cicle de la matèria entre els diferents nivells tròfics.

Els bacteris i els fongs descomponen els excrements i les restes orgàniques d'éssers vius, procés que n'allibera CO2 a l'atmosfera o a la hidrosfera.

Una part de les restes orgàniques són enterrades pels sediments i es transformen en combustibles fòssils (carbó i petroli) o en roques calcàries, que en ser meteoritzades químicament retornen CO2 a l'atmosfera.

La crema de combustibles fòssils, els incendis forestals, diverses activitats industrials i les erupcions volcàniques alliberen també CO2 a l'atmosfera.

Mitjançant la respiració cel·lular, els productors, consumidors i descomponedors combustionen la matèria orgànica incorporada i alliberen CO2 a l'atmosfera i a la hidrosfera.

El cicle del nitrogen

La fixació de nitrogen es du a terme a través d'un determinat tipus de bacteris. Per tant, tots els éssers vius dels altres nivells tròfics depenen d'aquests bacteris per poder utilitzar el nitrogen atmosfèric.

Els bacteris fixadors de nitrogen del sòl o de les arrels d'alguns vegetals qui hi conviuen en simbiosi capten el nitrogen atmosfèric i el transformen en amoníac (NH4). En morir-se i descompondre's, les plantes alliberen amoníac al sòl, que es transforma en amoni (NH4+).

Els excrements i les restes d'organismes morts són transformats per microorganismes descomponedors i també formen amoni que les plantes poden absorbir. A més hi ha bacteris nitrificants que converteixen l'amoni en nitrats (NO3) o nitrits (NO2), que les plantes també absorbeixen.

Alguns bacteris i fongs són desnitrificants, és a dir, transformen una part dels nitrats i nitrits en nitrogen, que torna a l'atmosfera i caldrà tornar a ser fixat.

A través de l'alimentació, el nitrogen passa del nivell dels productors als consumidors, que l'utilitzen per formar les proteïnes i àcids nucleics.

Els cicles del fòsfor i del sofre

La proporció de fòsfor en la matèria viva és relativament petita, però hi té un paper vital a partir de l'intercanvi d'energia (continguda en la molècula d'ATP). El cicle del sofre és el més intervingut per les activitats de les persones, principalment per la combustió del carbó.

 

La meteorització de les roques sedimentàries marines allibera fosfats, que passa als organismes a través de la xarxa tròfica d'aquests ecosistemes.

Les plantes agafen del sòl fòsfor soluble en forma de fosfats (PO4). 

El fòsfor passa a través de l'alimentació a consumidors i descomponedors. 

Quan els organismes moren el fosfat s'allibera i s'incorpora al sòl.

La combustió de combustibles fòssils i l'activitat volcànica aporten sofre a l'atmosfera, que arriba als ecosistemes en combinar-se amb l'aigua de la pluja.

La descomposició de la matèria orgànica allibera sulfur d'hidrogen, que passa a l'atmosfera o bé és oxidat per bacteris i es converteix en sulfats.

El sofre, en forma de sulfats (SO2) és absorbit per les plantes.

El sofre passa d'uns nivells tròfics als altres.