Biogeoquímica

La biogeoquímica es una disciplina subordinada de la geología a la que corresponde el estudio de los procesos químicos que se desarrollan en la Tierra en correlación con la acción de los seres vivos. También llamada geoquímica orgánica o geoquímica del carbono, esta disciplina trata cuestiones como el origen químico de la vida sobre la Tierra, las alteraciones de la corteza terrestre, la hidrosfera y la atmósfera como consecuencia de los procesos biológicos, así como la incorporación de los materiales de origen orgánico procedentes de seres vivos a los suelos y a las rocas. De hecho, la vida en la Tierra está constituida por una amplísima variedad de moléculas de carbono, fundamentalmente englobadas en grupos como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Por otra parte, el ciclo del carbono determina el flujo de este elemento químico en sus diferentes estados, en forma de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera o bien disuelto en el océano y en las aguas dulces, integrado en compuestos carbonados como los carbonatos en las sustancias minerales o como parte de los organismos vivos. En los procesos biogeoquímicos, el carbono desempeña un papel crucial, en tanto que es el elemento que conforma la base estructural de las sustancias que integran la materia viva. No obstante, ésta consta de otros elementos, cuantitativamente escasos en relación con el total. De hecho, de los más de noventa elementos químicos que existen en estado natural sólo unos pocos se hallan en la composición de los seres vivos. Junto con el carbono, predominan también el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Otros aparecen en cantidades inferiores: se trata de elementos como el fósforo y el azufre. Algunos más, los llamados elementos traza, como el cinc, el hierro, el magnesio o el selenio, sólo aparecen en cantidades ínfimas. Cada uno de estos elementos presenta un ciclo en el que se establece el flujo del medio abiótico a los seres vivos y de éstos a la materia inerte. Idéntico ciclo, de vital importancia para el desarrollo de los procesos biogeoquímicos, presenta el agua, sustancia que constituye una parte importante de la masa de los seres vivientes y sin la cual no sería viable la vida en el planeta. Este conjunto de ciclos conforma la base de los procesos biogeoquímicos, de creciente importancia en las modernas ciencias biológicas y ecológicas. Por otro lado, los procesos biogeoquímicos se analizan también desde la perspectiva de las transformaciones químicas que tienen lugar en los depósitos de carbón, petróleo y gas natural, es decir, de las reacciones que se producen para que la materia viva se transforme en combustibles fósiles. En este marco, es objeto de interés de la biogeoquímica el análisis de las interacciones químicas que regulan fenómenos tales como la erosión y descomposición de las rocas, la producción de suelos o la disolución y precipitación de compuestos como el carbonato de calcio, estrechamente ligada a ellas. Se contemplan también las alteraciones que se producen en los sedimentos orgánicos hasta formar rocas sedimentarias, cuyo origen lo constituyen en buena parte los esqueletos calcáreos de los organismos marinos en descomposición. En definitiva, desde un punto de vista amplio puede decirse que el estudio de los procesos biogeoquímicos se centra en los fenómenos y reacciones químicas, biológicas y geológicas que regulan la composición de la biosfera. En ello se incluyen las partes de la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera que cuentan con formas de vida animal o vegetal.

Evolución de la biogeoquímica

Los primeros trabajos dedicados al análisis de los procesos biogeoquímicos corresponden al ruso Vladímir Vernadsky. Inicialmente centrado en el campo de la mineralogía, este científico derivó su atención al estudio de las aportaciones que los seres vivos realizan a la atmósfera y acertó a concretar el papel que éstos desempeñan en la formación del oxígeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono que constituyen la composición atmosférica básica. Igualmente, los trabajos de Vernadsky se orientaron hacia los efectos que los organismos vivos ejercen sobre la composición química de la corteza terrestre. Analizó, por ejemplo, las concentraciones de los elementos implicados en los ciclos biogeoquímicos en los diferentes estratos de la corteza terrestre. Por todo ello se considera al investigador ruso fundador de la teoría de la biosfera, entendida como masa total integrada por las diferentes formas de vida en la que fluyen y se reciclan los nutrientes y la energía presentes en el medio. Otra figura destacada dentro de la biogeoquímica es el estadounidense George Evelyn Hutchinson. Este científico definió el campo de cobertura de la disciplina mediante trabajos realizados en ecosistemas acuáticos y, más específicamente, en lagos. Entre sus investigaciones se cuentan los estudios sobre la composición de las aguas a diferentes niveles y su función en las circulaciones y corrientes, o los análisis químicos de las cuencas sedimentarias. En la evolución del estudio de los procesos biogeoquímicos es también notable la hipótesis Gaia, formulada a finales de la década de 1960 por el británico James Lovelock y la estadounidense Lynn Margulis. Según esta teoría, la biosfera se autorregula por medio de transformaciones y reacciones químicas que determinan las relaciones de los seres vivos, entre ellos mismos y con su entorno. Este modelo de Tierra que "se cura a sí misma" es un planteamiento teórico que no todos los científicos consideran acertado, si bien se ve refrendado por datos contrastables. Por ejemplo, la composición relativamente uniforme de la atmósfera y del agua del mar o la temperatura más o menos constante del planeta desde sus orígenes, aunque la radiación solar haya aumentado en un 25%, son registros que otorgan cierto crédito al planteamiento autorregulador de la biosfera.