Ciclos biogeoquímicos: explicación y ejemplos

Los ciclos biogeoquímicos son aquellos en que ocurre una interacción compuesta por elementos con y sin vida, de forma que permitan el fluir de la energía a través de un determinado ecosistema.

Su origen etimológico se encuentra en el griego “bio” que se traduce como vida y “geo”, cuyo significado es tierra. Cabe destacar que no existe un solo ciclo biogeoquímico, sino una amplia variedad y todos tienen una gran importancia.

En este artículo sólo profundizaremos en los ciclos biogeoquímicos más resaltantes para el buen estado de nuestro ecosistema, los cuales son el del carbono, azufre, fósforo, nitrógeno e hidrológico.

Cabe mencionar que es muy importante que los recursos del planeta sean capaces de sucederse unos a otros debido a que son limitados. Esta sucesión permite que no se agoten, pues su eliminación total atentaría con la vida en el planeta Tierra.

En este sentido, pocas cosas son tan necesarias para permitir la vida en la Tierra como los ciclos biogeoquímicos. Cabe destacar que, a diferencia de lo que ocurre con otros tipos de ciclos, aquí el impacto humano es muy notable. El Hombre tiene la capacidad de afectar el orden natural de estos cursos, pues puede acelerarlos o desacelerarlos de acuerdo a sus acciones.

Por otra parte, se debe tener en cuenta que es necesario que la energía logre fluir a través del ecosistema con el apoyo directo o indirecto del sol, pues sin su energía sería imposible que ocurrieran.

Tipo de ciclos biogeoquímicos

Tal y como ya se mencionó, existe una amplia variedad de ciclos biogeoquímicos. Estos se mencionarán y explicarán detenidamente a lo largo de este artículo.

Ciclo hidrológico o del agua

Este es el ciclo biogeoquímico responsable de que el agua pueda transformarse y circular a través de todo el planeta. Se debe saber que el agua no tiene sólo un estado, sino que puede variar de estado líquido a sólido o vapor y viceversa.

Este aspecto hace destacar al agua, pues son muy pocos los elementos que cuentan con esta característica, la cual es imprescindible para que se cumpla el ciclo hidrológico. El ciclo se divide en las siguientes etapas:

Evaporación

Esta etapa da inicio al ciclo hidrológico. Comienza por medio del calentamiento del agua en zonas como lagunas, mares, ríos, océanos y lagos. Al calentarse, el agua pasa a un estado de vapor, por lo cual se eleva hasta la atmósfera, zona en donde puede iniciar su siguiente etapa.

Condensación

Cuando el agua llega a la atmósfera comienza la etapa de condensación. En esta etapa el agua comenzará a concentrarse en gotas, de forma que se convertirá en neblina y nubes. Gracias a esto podrá pasar de vuelta al estado líquido en la siguiente fase.

Precipitación

Esta es la tercera fase del ciclo hidrológico. Una vez que el agua se condensa en nubes y neblina regresará a la superficie de la Tierra en forma de gotas y en estado líquido.

No obstante, esto no siempre tiene que ser así. En las zonas de clima extremadamente frío o en temporadas de invierno el agua puede precipitarse en estado sólido en forma de granizo o nieve. Sin embargo, el agua que baja a la superficie en este estado volverá eventualmente a su estado líquido cuando se produzca el deshielo.

Infiltración

La infiltración es la cuarta fase. Ocurre cuando el agua penetra en la superficie terrestre. Se trata de una etapa muy importante para diversos seres vivos, pues necesitan de ella para sobrevivir. El agua que no penetra y no es aprovechada por la naturaleza pasa a formar parte del agua subterránea.

Escorrentía

Se trata de la última fase del ciclo hidrológico. En esta etapa el agua es desplazada de vuelta a la superficie por medio de declives y accidentes de terreno, de manera que logra llegar hasta mares, lagos, océanos, ríos, entre otros. Desde allí el agua se prepara para un reinicio del ciclo.

Cabe destacar que la escorrentía es importante como agente geológico, pues influye en la transformación y transporte de sedimentos, un factor que influye mucho en el desarrollo del ciclo de las rocas.

Por otra parte, este es uno de los ciclos cuya importancia es más evidente, ya que el agua es un recurso indispensable para el sustento de todos los seres vivos de la Tierra. Además, influye en la variación del clima de mares, ríos, lagos y océanos.

Es responsabilidad de los seres humanos asegurarse de que el ciclo del agua no sufra alteraciones negativas por sus acciones, ya que si lo hace podría poner en riesgo las vidas que habitan la Tierra.

Ciclo del nitrógeno

Otro de los ciclos biogenéticos más importantes es el ciclo del nitrógeno. Se trata de un proceso abiótico y biológico necesario para que este elemento llegue hasta los seres vivos, pues en su estado puro no puede ser utilizado. Los seres vivos pueden absorber el nitrógeno a través de la tierra, agua y aire. A diferencia del ciclo del agua, el ciclo del nitrógeno es gaseoso y se realiza en poco tiempo.

Para que se realice este ciclo es necesario que transcurran cuatro etapas. Cada una comprende una serie de complejos procesos biológicos, químicos y físicos.

Fijación biológica

El nitrógeno en la atmósfera se encuentra en un estado gaseoso y, tal y como ya se mencionó, en dicho estado no puede ser absorbido por los seres vivos. Por ello, es indispensable que pase por un ciclo para pasar a ser nitrógeno orgánico.

Esto se logra a través de esta primera fase, la cual consiste en un proceso de fijación biológica realizado por las bacterias simbióticas que habitan las plantas cuando el nitrógeno llega hasta el suelo.

El nitrógeno llega hasta el suelo gracias a los rayos desprendidos por las tormentas eléctricas.

Cadena alimenticia

Después de que se produce la fijación biológica del nitrógeno comienza a formar parte de la cadena alimenticia, pues los animales herbívoros lo obtendrán cuando consuman las plantas cargadas de nitrógeno y los animales carnívoros cuando consuman a los animales que consumieron estas plantas.

Amonificación

La amonificación ocurre cuando el nitrógeno se transforma químicamente por los animales y las plantas al descomponerse y liberar el nitrógeno convertido en nitrógeno amoniacal.

Nitrificación y desnitrificación

Posteriormente, el nitrógeno amoniacal del suelo será absorbido por las plantas en suelo, las cuales se encargar de convertirlo en nitrógeno nítrico. Es decir, ocurriría un proceso de nitrificación.

Sin embargo, esta fase no culminaría aquí, sino que estos nitratos volverían después a la atmósfera por medio del proceso de desnitrificación, en el cual el nitrógeno nítrico perdería su nitrato y pasaría a un estado gaseoso. Así mismo, podría ocurrir lo propio si el nitrógeno nítrico llega al agua y se disuelve, en este caso ocurriría un proceso de lixiviación. Así culminaría el ciclo del nitrógeno.

Ciclo del carbono

El ciclo del carbono es otro de los ciclos biogeoquímicos más importantes que existen. Es el responsable de que este elemento presente en la tierra, océanos y atmósfera pueda continuar aprovechándose por los seres que habitan la Tierra.

Es muy importante para la preservación del equilibrio en la biósfera, ya que se trata de un ciclo en el cual convergen con igual de importancia procesos físicos, biológicos y químicos.

De hecho, se tiene que destacar que cada elemento de la Tierra cuenta con una proporción de carbono. Esto no ocurre con el carbono en uno solo de sus ciclos, sino que se puede encontrar presente en cada una de sus fases en los elementos del planeta.

Una de las características clave de este ciclo que lo diferencia con otros es que puede moverse o transferirse a través de sus cuatro estados. Estos son los siguientes:

Atmósfera

En este estado el carbono se concentra como dióxido de carbono (CO2), pues está unido al oxígeno.

Biósfera terrestre

En este estado el carbono forma parte del suelo, los elementos que conforman los ecosistemas costeros y terrestres y de la materia orgánica sin vida.

Océanos

El carbono en los océanos es orgánico y está disuelto en las materias sin vida de la hidrosfera y en los organismos marinos.

Sedimentos

Se trata del carbono que se puede localizar en la geósfera. Conforma los combustibles fósiles y los fósiles.

Ciclo del azufre

Este es uno de los ciclos biogeoquímicos más complejos, pues son múltiples los niveles de oxidación por los que transita el azufre durante el desarrollo de su ciclo.

Además, es indispensable que el azufre se integre con los vegetales para ser consumido por los animales herbívoros. En el caso de la atmósfera se une al oxígeno y forma dióxido de azufre. Cuando llega al agua se convierte en ácido sulfúrico y es responsable de que ocurra el fenómeno conocido como lluvia ácida. Todo esto se explicará a continuación:

Primera fase

La primera fase del ciclo del azufre se da cuando las plantas lo absorben por medio de sus raíces. Esto sólo ocurre con el azufre que se puede encontrar en forma de sulfato en la corteza terrestre. Es muy importante para los seres vivos, ya que aporta nutrientes necesarios para el correcto funcionamiento de las funciones vitales. Cabe mencionar que la reducción de los sulfatos en sulfuros por parte de las plantas también se da en esta fase.

Segunda fase

En la siguiente fase el azufre comenzará a formar parte de la cadena alimenticia, pues los animales herbívoros se alimentarán de él a través de las plantas, tal y como sucede con el nitrógeno. Posteriormente, los animales carnívoros se alimentarán de los animales herbívoros y la transmisión del azufre continuará.

Los animales carnívoros morirán y al descomponerse en el suelo el azufre se convertirá nuevamente en sulfato por efecto de las bacterias y hongos. Cuando se descompone lo suficiente, el azufre se transformará en sulfuro de hidrógeno y nutrirá al suelo.

Desde ahí se sentarán las bases para que el ciclo se reinicie cuando las plantas conviertan este azufre en sulfato al absorberlo.

Ciclo del oxígeno

El penúltimo de los ciclos biogeoquímicos que se tienen que mencionar es el del oxígeno, uno de los elementos más importantes para la vida en la Tierra. Este elemento tiene que pasar a través de varias fases para poder circular, por lo que se trata de otro ciclo complejo, ya que los seres vivos lo utilizan, pero también lo liberan después de que pase por diversos procesos químicos.

Claro está que el uso que recibe el oxígeno varía dependiendo de sus estados. Cuando se encuentra mezclado con carbono (CO2) es utilizado por las plantas y cuando está en estado de oxígeno (O2) es respirado por animales y humanos. Si no existiera este recurso, los humanos serían incapaces de vivir.

El ciclo del oxígeno está caracterizado por manifestarse a través de un ciclo lento y un ciclo rápido. El ciclo lento es aquel que forma parte del proceso geológico de la tierra. Uno de los mejores ejemplos de este se encuentra en el ciclo hidrológico que se explicó con anterioridad.

Esto se debe a que el agua contiene en su composición dos moléculas de oxígeno, las cuales están presentes a lo largo de todo el ciclo del agua.

Por su parte, el ciclo rápido es aquel en que el oxígeno forma parte de los procesos biológicos realizados por los seres vivos.

Ciclo del fósforo

Por último, se profundizará en el ciclo del fósforo, el cual radica su importancia en gran parte en lo limitado del recurso en comparación con otros. Se trata de un elemento sedimentario y lento cuya circulación se limita casi exclusivamente a las aguas y el suelo.

No obstante, pese a su baja proporción, la importancia del fósforo para que un ecosistema se desarrolle óptimamente es innegable, sobre todo en el caso de los ecosistemas acuáticos.

De hecho, el fósforo es tan importante que limita el crecimiento de los ecosistemas al ser tan escaso en el planeta. Si estuviera presente en mayor proporción, el desarrollo sería más notable.

Cabe destacar que el fósforo no se encuentra sólo en los ecosistemas, sino que también puede encontrarse presente en el ADN de los seres vivos y en el ATP, por lo que este es uno de los ciclos biogeoquímicos que forma parte esencial del proceso de fotosíntesis.