2.3 Biósfera,2.3.1 Hidrósfera, 2.3.2 Litósfera, 2.3.3 Atmósfera, 2.3.4 Ciclos biogeoquímicos (C,H,O,N,P)

2.3 Biósfera.

La biósfera, (del griego bios = vida, sphaira, esfera) es la capa del planeta Tierra en donde se desarrolla la vida. La capa incluye alturas utilizadas por algunas aves en sus vuelos, de hasta diez kilómetros sobre el nivel del mar y las profundidades marinas como la fosa de Puerto Rico de más de 8 kilómetros de profundidad. Sin embargo, estos son los extremos, en general, la capa de la Tierra con vida es delgada, ya que las capas superiores de la atmósfera tienen poco oxígeno y la temperatura es muy baja, mientras que las profundidades de los océanos mayores a 1,000 m son oscuras y frías. De hecho, se ha dicho que la biósfera es como la cáscara de una manzana en relación a su tamaño.
El desarrollo del término se atribuye al geólogo inglés Eduard Suess (1831-1914)  y al físico ruso Vladimir I. Vernadsky (1863-1945). La biósfera es una de las cuatro capas que rodean la Tierra junto con la litósfera (rocas), hidrósfera (agua), y atmósfera (aire) y es la suma de todos los ecosistemas.
La biósfera es única. Hasta el momento no se ha encontrado existencia de vida en ninguna otra parte del universo. La vida en el planeta Tierra depende del Sol. La energía proveniente del Sol en forma de luz es capturada por las plantas, algunas bacterias y protistas, mediante el maravilloso fenómeno de la fotosíntesis. La energía capturada transforma al bióxido de carbono en compuestos orgánicos, como los azúcares y se produce oxígeno. La inmensa mayoría de las especies de animales, hongos, plantas parásitas y muchas bacterias dependemos directa o indirectamente de la fotosíntesis.

A finales de los años 70´s se descubrieron ecosistemas relativamente independientes del Sol. Por las fisuras de las zonas más profundas del océano sale agua con temperatura extrema (400° C) calentada por el magma debajo de la corteza de la Tierra. Al encontrarse con el agua fría se precipitan los minerales disueltos formando chimeneas que pueden alcanzar grandes alturas. En los alrededores de estas fuentes hidrotermales vive una densa comunidad animal que depende de bacterias quimiosintéticas. Las bacterias utilizan y transforman  los compuestos de azufre que salen expulsados por el agua caliente y de ellas se alimenta una gran variedad de animales incluyendo pequeños crustáceos (anfípodos y copépodos) que a su vez son presa de caracoles, cangrejos, camarones, gusanos gigantes de tubo, peces y pulpos.

2.3.1 Hidrósfera.

La hidrosfera engloba la totalidad de las aguas del planeta, incluidos océanos, mares, lagos, ríos y aguas subterráneas.Como es bien sabido, este elemento juega un papel fundamental al posibilitar la existencia de vida sobre la Tierra, pero su cada vez mayor nivel de alteración puede convertirlo de un medio necesario para la vida en un mecanismo de destrucción de la vida animal y vegetal.La hidrosfera se clasifica en dos grandes vertientes: agua salada y agua dulce.
 Agua salada.
El agua salada conforma los océanos y mares; constituye 71% de la superficie de la Tierra y se distribuye en los siguientes océanos:
Pacífico, el de mayor extensión; este representa la tercera parte de la superficie de todo el planeta; se sitúa entre el continente americano, Asia y Oceanía.
  

• Atlántico(véase figura 2.21), ocupa el segundo lugar en extensión; se sitúa entre América, Europa y África. 
•  Índico(véase figura 2.22), es el de menor extensión; queda delimitado al norte, por Asia, al oeste, por África, y al este, por Oceanía. 
• Glacial Ártico(véase figura 2.23), se sitúa alrededor del polo Norte y está cubierto por un inmenso casquete de hielo permanente. 
•  Glacial Antártico(véase figura 2.24), este rodea la Antártida y se sitúa al sur de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico.

Agua dulce.

El agua dulce, que representa solo 3% del agua total de la Tierra, se localiza en los continentes y en los polos. En forma líquida, el agua dulce se sitúa en ríos, lagos y mantos acuíferos subterráneos; en forma de nieve y hielo, el agua dulce se localiza en los glaciares de las cimas más altas de la Tierra y en las enormes masas de hielo acumuladas en torno al polo Norte y sobre la Antártida. 

2.3.2 Litósfera.

 

La litosfera es la capa externa de la Tierra formada por materiales sólidos; incluye a la corteza continental, que mide entre 20 y 70 km de espesor, y a la corteza oceánica o parte superficial del manto consolidado, que tiene cerca de 10 km de espesor. Se presenta dividida en placas tectónicas que se desplazan con lentitud sobre la astenosfera (capa de material fluido que se encuentra sobre el manto superior).
 La litosfera se divide para su estudio en hemisferio norte o continental, y hemisferio sur o marítimo.Las tierras emergidas están situadas sobre el nivel del mar; estas ocupan 29% de la superficie total del planeta, aunque su distribución es muy irregular.En nuestro planeta, las tierras emergidas se hallan repartidas en seis continentes: África, Antártida, América, Asia, Europa y Oceanía. 
África.
Continente situado al suroeste de Asia y al sur de Europa, predominantemente en la zona intertropical; es mucho más ancho en el hemisferio norte que en el hemisferio sur. 
Antártida.
 Único continente cubierto permanentemente por una gran masa de hielo.
América.
Este continente se organiza en sentido de los meridianos; su área se distribuye tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur. Debido a las diferentes características de su territorio y a sus variadas formas, suele hablarse, para su estudio y clasificación, de dos subcontinentes e incluso de dos continentes: América del Norte y América del Sur.
Asia.
Continente con mayor extensión de superficie; se extiende de este a oeste en el hemisferio norte, aunque su parte meridional se interna en la zona tropical. 
Europa.
 El continente europeo en realidad es una gran península situada al oeste del continente asiático o euroasiático. La separación entre Asia y Europa se ha fijado de forma convencional en los montes Urales, el río Ural y la cordillera del Cáucaso.
 Oceanía.
Este continente no es un conjunto continuo de tierras emergidas, como el resto de los continentes; está formado por un número muy elevado de islas de tamaños y formas muy distintas, situadas al sureste de Asia y el océano Pacífico. 

2.3.3 Atmósfera.

 

La Tierra está rodeada por una envoltura gaseosa llamada atmósfera, capa imprescindible para la existencia de vida; sin embargo, hoy día la contaminación causada por la actividad humana ha producido importantes cambios ambientales que han repercutido en esta de forma negativa y definitiva. La atmósfera tiene una extensión aproximada de 1000 km y se divide en capas de grosor y características distintas: troposfera, estratosfera e ionosfera.

 La troposfera es la capa inferior de la atmósfera, la cual se halla en contacto con la superficie de la Tierra; tiene un grosor de unos 10 km. La troposfera hace posible la existencia de plantas y animales en la Tierra, ya que en esta se encuentran la mayor parte de los gases, los cuales, en composición y temperatura, son aquellos que los seres vivos necesitan para sobrevivir en la superficie. Además, en esta ocurren todos los fenómenos meteorológicos y actúa como regulador de la temperatura del planeta, ya que el denominado efecto invernadero hace que la temperatura no llegue a valores extremos ni aumente o disminuya bruscamente; este fenómeno consiste en la absorción del calor por las partículas de vapor de agua de las nubes.
La siguiente capa en orden de presentación es la estratosfera; la capa intermedia de la atmósfera, situada entre los 10 y los 80 km. En la estratosfera la temperatura aumenta y el aire se enrarece hasta tal punto que los seres vivos no podrían sobrevivir en esta. No obstante, la estratosfera es fundamental debido a que tiene la función de filtro de las radiaciones solares ultravioleta, gracias a la existencia de la capa de ozono que se encuentra en esta región.
La ionosfera es la capa superior de la atmósfera y la de mayores dimensiones, en esta el aire se enrarece cada vez más y la temperatura aumenta considerablemente. Es fundamental porque provoca la desintegración de los meteoritos que llegan a la Tierra desde el espacio. 

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2.3.4 Ciclos biogeoquímicos (C,H,O,N,P).

De acuerdo con el principio básico de que todo debe estar en equilibrio o en un balance energético, como se comentó en párrafos anteriores, se puede decir que los ciclos biogeoquímicos son una combinación cíclica de equilibrio de materia, mediante los cuales las sustancias químicas de la vida (físico-biológicas) son aprovechadas en forma de nutrientes. Lo más importante de estos ciclos es que al renovarse se purifican; esto es, con su “muerte” dan “vida”, con lo cual se genera un ciclo virtuoso que origina la sustentabilidad en los ecosistemas. Estos se clasifican en tres ciclos:

1. Sedimentario. 
2. Hidrológico. 
3. Gaseoso.

Ciclos sedimentarios. 

En los ciclos sedimentarios todas las sustancias químicas son aprovechadas como nutrientes; por ejemplo, los minerales que están en las rocas, en los sedimentos de la tierra y el fondo marino son aprovechados por la hidrosfera y los seres vivos. Los principales ciclos sedimentarios, precursores de la vida, son el del azufre y el fósforo.

 

Ciclo del azufre.

El ciclo del azufre (S) se describe gráficamente en la figura 2.5. Es importante mencionar que el azufre es un micronutriente de los seres vivos, ya que este constituye un elemento esencial que forma parte de las proteínas; las  fuentes más ricas de este elemento se encuentran en los océanos. En condiciones anaeróbicas, las sales de azufre condicionan el proceso de la fotosíntesis basado en el azufre, estas dieron origen al primer tipo de fotosíntesis que existió en la Tierra (Schesinger, 1991). 

 

Ciclo del fósforo.

Este se considera muy importante porque el fósforo es un componente esencial de los organismos, debido a que forma parte de los ácidos nucleicos (arn y adn), los cuales tienen la función de almacenar energía química; 0.2% de fósforo se encuentra en las plantas, mientras que 1% se encuentra en los animales.

 

Ciclo hidrológico.

El ciclo hidrológico representa el movimiento del agua entre los mares u océanos, las nubes de la atmósfera, la tierra que conforma la litosfera y los seres vivos.Las principales fases del ciclo hidrológico son: 

1. Evaporación del suelo, plantas y océanos. 
2. Formación y desplazamientos de nubes y niebla. 
3. Condensación del agua y precipitación en forma de lluvia, nieve y granizo.
4. Escorrentía superficial sobre el suelo. 
5. Infiltración en el perfil del suelo. 
6. Percolación a estratos más profundos. 
7. Flujo subterráneo y retorno a la superficie (manantiales y pozos). 
8. Formación de corrientes superficiales, como ríos y arroyos. 
9. Descarga en ríos, lagos, océanos y mares.
10. Evaporación.
11. Repetición del ciclo.

Ciclos gaseosos.

 Los ciclos gaseosos son más dinámicos respecto a los procesos sedimentario e hidrológico; en otras palabras, la circulación entre la atmósfera y los seres vivos es más rápida, generalmente de horas a días o, en casos especiales, de hasta cientos de años. Los principales ciclos gaseosos son los de carbono, nitrógeno y oxígeno.

Ciclo de carbono.

El ciclo de carbono integra los cuatro niveles, o capas, de la Tierra: litosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera, en los cuales este elemento es fundamental en la elaboración de moléculas de lípidos, proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos; como es sabido y ampliamente reconocido, todos los compuestos orgánicos están formados por enlaces de carbono. El mayor reservorio de carbón se encuentra en los sedimentos de las rocas, las cuales tardan cientos de años en su intercambio al exterior; por otro lado, la fuente fundamental de carbono es en forma de dióxido de carbono (CO2), generado tanto por productores terrestres como acuáticos.

Ciclo del nitrógeno.

La atmósfera terrestre contiene 78% de nitrógeno, por tanto la atmósfera es un reservorio de este compuesto. A pesar de su abundancia, pocos son los organismos capaces de absorberlo de manera directa para utilizarlo en sus procesos vitales. Por ejemplo, las plantas para sintetizar proteínas necesitan el nitrógeno en su forma fijada, es decir, incorporado en compuestos.

Ciclo del oxígeno.

El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describe la circulación del oxígeno en la biosfera terrestre, como se observa en la figura 2.12. Al respirar, los animales y los seres humanos tomamos del aire el oxígeno que las plantas producen y luego lo exhalamos en forma de dióxido de carbono. Las plantas, a su vez, to-man el gas carbónico que los animales y los seres humanos exhalan y lo utilizan en el proceso de la fotosíntesis. Plantas, animales y seres humanos intercambian oxígeno y dióxido de carbono todo el tiempo; una vez que los usan, los reutilizan y reciclan. Comúnmente, a esto se le llama: “ciclo del oxígeno”.