Los caminos del NITRÓGENO en los PROCESOS BIOLÓGICOS. Consecuencias de la alteración del Ciclo General del Nitrógeno y otros ciclos: Causas Naturales de la Eutrofización

Conozcamos un poco sobre las causas de la eutrofización.

Fig. 1. Existen muchas acciones, sucesos y bioelementos, tanto naturales como antropogénicos, que conducen a la eutrofización. Elaborado por:

@josedelacruz

Hola amigos. Saludos. Ahora nos toca detallar un poco más las causas de la eutrofización.

En post anteriores hemos señalado que la eutrofización es una fase de la sucesión ecológica que ocurre normalmente en los cuerpos de agua cuando se transforman desde un estado oligotrófico hasta un ecosistema terrestre (Fig. 2).

Fig. 2. Sucesión ecológica de un cuerpo de agua oligotrófico hasta un ecosistema terrestre. Obsérvese que la eutrofización es una fase de este tipo de sucesión ecológica. Elaborado por:

@josedelacruz

También se señaló que esa sucesión ecológica podía ser natural (tarda miles de años) o ser acelerada por las acciones antropogénicas (tarda pocas décadas) lo que convierte a sus fases, igualmente, en antropogénicas.

Esto nos llevó a dos tipos de eutrofización: natural y antropogénica (Fig. 3). Lógicamente, en las otras fases, también existen los dos tipos.

Fig. 3. Tipos de eutrofización: natural (dura centenares de años) y antropogénica (dura pocas décadas). Elaborado por:

@josedelacruz

Sin embargo, todavía falta detallar un poco más sobre las causas de la eutrofización y es lo que haremos en este post.

Ya sabemos que hay dos tipos de eutrofización. Una natural y otra antropogénica. Cada una de ellas tiene sus propias causas. Por ello, veremos primero las causas de la eutrofización natural y luego; en otro post, las de la eutrofización antropogénica.

En la sucesión ecológica a la que hemos estado haciendo referencia es la cantidad de nutrientes (minerales o bioelementos), principalmente nitrógeno y fósforo, presentes en el cuerpo de agua lo que más influye en los cambios que allí suceden. Si es muy poca cantidad los cambios son pocos y lentos. Si la cantidad aumenta considerablemente los cambios son muchos y más rápidos.

En un cuerpo de agua, la cantidad de nutrientes aumenta, en forma natural, muy lentamente. Por lo que los cambios son muy pocos y muy lentos. Para pasar de un cuerpo de agua oligotrófico a uno mesotrófico trascurren miles de años y de este a uno eutrófico trascurren centenares de años. Sin embargo, aunque muy lento, aumentan los nutrientes y hay cambios.

¿Pero de dónde salen estos nutrientes?

Las fuentes principales de los minerales (nutrientes o bioelementos) son la litósfera, la atmósfera y la hidrósfera. La litosfera a través de la desintegración y descomposición de las rocas aporta la mayor parte de los bioelementos. La atmósfera contribuye con oxígeno, carbono y nitrógeno. La hidrósfera aporta hidrógeno y oxígeno en forma de agua. Los bioelementos presentes en los cuerpos de agua, en el suelo y en la materia orgánica viva o muerta provienen de estas fuentes.

Ahora bien. Los cuerpos de agua deberían tener solo hidrógeno y oxígeno en forma de agua. Sin embargo no es así. Ellos tienen, aunque sea en mínimas cantidades (cuerpo de agua oligotrófico), otros bioelementos o nutrientes. Además, ya sabemos que, pueden ir aumentando la cantidad progresivamente pudiendo llegar a la eutrofización.

Veamos, entonces, las causas naturales de este aumento progresivo de nutrientes en los cuerpos de agua.

• Por arrastre. Los ríos y arroyos llevan nutrientes a los cuerpos de agua de poca corriente. El agua de las lluvias por escurrimiento o lixiviación traslada nutrientes a cuerpos de agua ya sean de mucha corriente, de poca, sin corriente como los lagos cerrados o aguas profundas como las subterráneas. Los vientos también trasladan nutrientes a estos cuerpos de agua. Los nutrientes llevados por arrastre a los cuerpos de agua pueden inorgánicos o estar contenidos en materia orgánica que serán liberados por los descomponedores.

Esta entrada de nutrientes por arrastre a los cuerpos de agua es realmente poca y es compensada por la salida de ellos al ser utilizados por los seres vivos en las cadenas alimenticias. Algunos consumidores como aves acuáticas o herbívoros al alimentarse en el cuerpo de agua y trasladarse a otros lugares se llevan nutrientes de un cuerpo de agua determinado. O sea, hay un equilibrio entre la cantidad de nutrientes que entra y la que sale. Es claro que la que sale es un poquito menor que la que entra por lo que se acumulan muy lentamente nutrientes en el cuerpo de agua. Esta mínima diferencia a favor de la entrada se repite en todos los que se verán más adelante.

Fig. 4. Una de las formas naturales que un cuerpo de agua gana nutrientes es por arrastre causado ya sea por ríos, arroyos, escurrimiento o lixiviación por el agua de lluvia, y traslado por los vientos. Los nutrientes entran y salen habiendo una ganancia mínima para el cuerpo de agua por lo que la acumulación es muy lenta. Elaborado por:

@josedelacruz

Hay que señalar que existen casos especiales de arrastre donde la cantidad de nutrientes llevados a los cuerpos de agua son mucho más elevados que lo normal. Esto sucede en los desastres naturales causados por huracanes, ciclones, tsunamis, etc, que pueden trasladar cantidades considerables de nutrientes hasta un cuerpo de agua. En estos casos puede haber una eutrofización rápida pero que al desaparecer la causa el cuerpo de agua por resiliencia puede volver a su estado trófico natural.

• Fijación abiótica del nitrógeno. Los cuerpos de agua reciben nitrógeno a través de la fijación abiótica producida por rayos, relámpagos, etc. Los nitratos (NO₃^-) que se producen puede ser llevados por las lluvias directamente a los cuerpos de agua o ser depositados en el suelo que por escurrimiento (arrastre) como vimos en el caso anterior son traslados a los cuerpos de agua (Fig. 5) .

Fig. 5. Aporte de nitrógeno a los cuerpos de agua por fijación abiótica. Elaborado por:

@josedelacruz

Este aporte de nitrógeno a los cuerpos de agua por fijación abiótica forma parte del ciclo normal del nitrógeno. Hay una diferencia mínima a favor de la entrada con respecto a la salida lo que permite una acumulación demasiado pequeña de nitrógeno en el cuerpo de agua.

• Fijación biótica de nitrógeno. En los cuerpos de agua oligotróficos hay presencia de diazótrofos libres (fijadores de nitrógeno) como Anabaena y Nostoc aunque en pocas cantidades. Sin embargo, a pesar de ser pocos fijan nitrógeno que contribuye a la producción primaria dentro del ecosistema. Este nitrógeno se pone en circulación dentro del ecosistema, principalmente, cuando los diazótrofos mueren y el nitrógeno es liberado por los descomponedores como CH₄ (amonio). Así queda a disposición de otros vegetales como las plantas acuáticas y algas no diazótrofas del fitoplancton que al morir ocurre un proceso similar.

Al igual que los nutrientes que entran por arrastre al cuerpo de agua, este nitrógeno fijado por diazótrofos libres, sale del cuerpo de agua a través de los consumidores (aves acuáticas, herbívoros, etc) de las cadenas alimenticias (Fig. 6).

Fig. 6. Ganancia de nitrógeno en un cuerpo de agua por fijación biótica de diazótrofos libres. El nitrógeno fijado circula en el ecosistema a través de las cadenas alimenticias. Gran parte del nitrógeno sale a través de algunos consumidores como herbívoros y carnívoros. Elaborado por:

@josedelacruz

Como vemos. Tenemos dos formas o vías naturales a través de las cuales un cuerpo de agua oligotrófico va acumulando muy lentamente nutrientes. Estas formas son: arrastre y fijación. El arrastre puede ser realizado por ríos, arroyos, escurrimiento de agua de lluvia y por los vientos. La fijación puede ser abiótica o biótica realizada por diazótrofos libres (Fig. 7).

Fig. 7. Vías a través de las cuales un cuerpo de agua oligotrófico gana nutrientes. Elaborado por:

@josedelacruz

Podemos notar que, de ellas, la que aporta mayor variedad de nutrientes es la de arrastre. También es notable que el nitrógeno es aportado por todas las vías, por lo menos en los cuerpos de agua dulce. Esto hace que el nitrógeno sea un factor menos limitante que el fósforo en los cuerpos de agua dulce. Al contrario, en los mares el nitrógeno es más limitante que el fósforo. Pero ambos, son los más responsables en los procesos de eutrofización.

Gracias por leer. Espero haya sido de su agrado e interés.

Lecturas recomendadas:

• Fijación del nitrógeno. Wikipedia

• Fijación de nitrógeno.

• Nitrógeno y medio ambiente – Lixiviación, Volatización y Óxidos de nitrógeno. AgroEs.es

• Peralta J. y González E. Herbario de la Universidad Pública de Navarra. Fijación del nitrógeno atmosférico. Organismos fijadores de nitrógeno

• Perdomo Trigal. Lifeder.com. Fijación de nitrógeno: procesos bióticos y abióticos

• Pereira Marcia. Fijación del nitrógeno. Slideshare.net

• ¿Qué son las bacterias fijadoras del nitrógeno? Curiosoando

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SALUDOS, UN ABRAZO DESDE SAN FERNANDO DE APURE, VENEZUELA