Ciclos biogeoquímicos
Los ciclos biogeoquímicos son las rutas por las que los elementos esenciales para la vida circulan entre los seres vivos, la atmósfera, el agua y las rocas.
Los ciclos biogeoquímicos son las rutas por las que los elementos químicos esenciales para la vida, como el carbono, el nitrógeno, el fósforo o el azufre, circulan entre los seres vivos, la atmósfera, el agua y las rocas. La materia de la Tierra es limitada y no se renueva desde fuera: lo que permite que la vida dure millones de años es que los mismos átomos se reutilizan una y otra vez.
¿Qué son los ciclos biogeoquímicos?
El nombre resume su contenido: bio (seres vivos), geo (la Tierra: suelo, rocas, agua, aire) y químico (transformaciones de unos compuestos en otros). En cada ciclo, un elemento pasa por distintos reservorios (los lugares donde se acumula) a través de flujos (los procesos que lo mueven). Por ejemplo, el carbono se almacena en la atmósfera, los océanos, los suelos, los seres vivos y los combustibles fósiles, y se desplaza entre ellos mediante la fotosíntesis, la respiración, la descomposición o la combustión.
Un reservorio es una fuente si libera el elemento y un sumidero si lo retiene. El tiempo que un átomo permanece en un reservorio varía enormemente: horas en una hoja, siglos en el suelo o cientos de millones de años en una roca sedimentaria.
Tipos de ciclos
Según dónde esté el reservorio principal del elemento se distinguen dos grandes grupos:
| Tipo | Reservorio principal | Velocidad | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Gaseosos | Atmósfera y océano | Relativamente rápida; el elemento se redistribuye por todo el planeta | Carbono, nitrógeno, oxígeno, agua |
| Sedimentarios | Corteza terrestre (rocas y sedimentos) | Muy lenta; dependen de la erosión y los movimientos geológicos | Fósforo, calcio, potasio, azufre (en parte) |
Los principales ciclos
Ciclo del agua
Es el motor de todos los demás, porque el agua transporta los elementos disueltos. Se mueve por evaporación, condensación, precipitación, infiltración y escorrentía, impulsada por la energía del Sol.
Ciclo del carbono
Las plantas, las algas y las cianobacterias toman dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierten en materia orgánica mediante la fotosíntesis. La respiración, la descomposición y la combustión lo devuelven al aire. Se resume en dos procesos opuestos. Más detalles en el ciclo del carbono.
Ciclo del nitrógeno
Aunque el nitrógeno (N₂) constituye alrededor del 78 % del aire, la mayoría de los organismos no puede usarlo en esa forma. Unas bacterias especializadas lo fijan y lo transforman en amoniaco o amonio (NH₄⁺); otras lo oxidan a nitrito (NO₂⁻) y nitrato (NO₃⁻) en la nitrificación, y las plantas absorben el nitrato. Al final, la desnitrificación devuelve N₂ a la atmósfera. Se explica con más detalle en el ciclo del nitrógeno.
Ciclo del fósforo
Es un ciclo sedimentario: no tiene fase gaseosa apreciable. El fósforo se libera de las rocas por erosión en forma de fosfato (PO₄³⁻), lo absorben las plantas y pasa a los animales por la cadena trófica. Una parte acaba en los sedimentos oceánicos y solo vuelve a la superficie tras millones de años de procesos geológicos. Consulta el ciclo del fósforo.
Ciclo del azufre y del oxígeno
El azufre pasa de las rocas y los volcanes a la atmósfera como dióxido de azufre (SO₂) y sulfuro de hidrógeno (H₂S), y vuelve al suelo como sulfato (SO₄²⁻). El oxígeno se produce en la fotosíntesis y se consume en la respiración y la combustión, y está ligado al ciclo del carbono.
Por qué importan
- Sostienen la fertilidad de los ecosistemas: sin reciclaje de nutrientes, el suelo se agotaría.
- Regulan el clima: el equilibrio del CO₂ y del metano determina en buena medida el efecto invernadero.
- Mantienen la composición de la atmósfera y de los océanos.
- Conectan lo vivo con lo no vivo: los factores abióticos (temperatura, humedad, pH) condicionan la velocidad de cada paso.
Alteraciones causadas por el ser humano
- Carbono: la quema de combustibles fósiles y la deforestación han elevado el CO₂ atmosférico de unas 280 ppm antes de la industrialización a más de 420 ppm.
- Nitrógeno: el proceso Haber-Bosch fija nitrógeno atmosférico para fabricar abonos; el exceso de nitratos contamina aguas y genera óxidos de nitrógeno.
- Fósforo: los fertilizantes y detergentes que llegan a ríos y lagos provocan eutrofización: crecimiento masivo de algas y falta de oxígeno en el agua.
- Azufre: las emisiones de SO₂ de la industria originan lluvia ácida.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántos gramos de CO₂ absorbe una planta para formar 180 g de glucosa (C₆H₁₂O₆)? (Masas molares: glucosa = 180 g/mol; CO₂ = 44 g/mol.)
180 g de glucosa son 1 mol. Según 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂, por cada mol de glucosa se consumen 6 mol de CO₂. Masa de CO₂ = 6 mol × 44 g/mol = 264 g de CO₂.
2. En la síntesis industrial de amoniaco, N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, ¿cuántos gramos de NH₃ se obtienen a partir de 28 g de N₂? (N = 14; H = 1.)
28 g de N₂ son 1 mol. La relación es 1 mol de N₂ : 2 mol de NH₃. Se forman 2 mol de NH₃, de masa molar 17 g/mol: 2 × 17 = 34 g de NH₃.
3. Una concentración atmosférica de 420 ppm de CO₂ ¿a qué porcentaje en volumen equivale?
420 ppm son 420 partes por cada 1 000 000. Porcentaje = 420/1 000 000 × 100 = 0,042 %.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa biogeoquímico?
Combina tres palabras: bio (vida), geo (Tierra) y química. Indica que el ciclo implica a la vez a los organismos, al medio físico del planeta y a reacciones químicas que transforman los compuestos.
¿Cuál es la diferencia entre ciclos gaseosos y sedimentarios?
En los gaseosos el elemento se almacena sobre todo en la atmósfera o en el agua (carbono, nitrógeno) y circula con rapidez. En los sedimentarios, como el del fósforo, el reservorio son las rocas y el reciclaje es mucho más lento.
¿Qué ciclo es más importante para la vida?
No se puede separar uno de otro: el agua mueve los nutrientes, el carbono forma la materia orgánica, el nitrógeno y el fósforo son imprescindibles para proteínas y ADN. Un cambio en uno repercute en los demás.
¿Por qué el nitrógeno del aire no sirve directamente a las plantas?
Porque los dos átomos de la molécula N₂ están unidos por un triple enlace muy estable. Solo algunas bacterias, con la enzima nitrogenasa, y los procesos industriales o los rayos pueden romperlo.
¿Cómo afecta el ser humano a estos ciclos?
Aceleramos el flujo del carbono hacia la atmósfera al quemar combustibles fósiles, aumentamos mucho el nitrógeno fijado con los abonos y alteramos el del fósforo con los fertilizantes. Los efectos incluyen cambio climático, eutrofización y lluvia ácida.
Referencias
- Schlesinger, W. H. y Bernhardt, E. S. Biogeochemistry: An Analysis of Global Change. Academic Press.
- Smil, V. Cycles of Life: Civilization and the Biosphere. Scientific American Library.
- Odum, E. P. y Barrett, G. W. Fundamentos de ecología. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Ciclos biogeoquímicos». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/ciclos-biogeoquimicos/
