El fósforo (P) es un nutriente esencial que se encuentra en las macromoléculas, incluyendo el ADN de los humanos y otros organismos. En este artículo, te decimos cuál es el ciclo del fósforo, te explicamos en qué consiste el ciclo del fósforo o ciclo biogeoquímico del fósforo con sus etapas, así como también te hablamos de su importancia, tanto para el medio ambiente como para nosotros mismos, y te mostramos imágenes, dibujos y esquemas del ciclo del fósforo resumen.
¿Qué es el ciclo del fósforo? Definición
El ciclo del fósforo o ciclo fosfórico es el proceso biogeoquímico mediante el cual el fósforo (P) circula entre las rocas, el suelo, el agua y los seres vivos. Cabe indicar que el ciclo biogeoquímico del fósforo es sedimentario y es único en que no tiene fase gaseosa, por lo que solo circula en ecosistemas terrestres y acuáticos y es más lento que otros ciclos biogeoquímicos.
Etapas del ciclo del fósforo (resumen)
Para su estudio, podemos diferenciar las siguientes fases o ciclo del fósforo etapas:
1. Meteorización de rocas con fósforo o fosfatadas
El fósforo se encuentra, principalmente, en rocas fosfatadas en tierra firme o en el fondo de los mares. La meteorización, la erosión y la lluvia provocan su desgaste, liberando fosfatos al suelo y al agua.
También la minería realizada por el ser humano libera el fósforo de estas rocas.
2. Absorción de fosfatos por plantas y algas
Las plantas absorben fosfatos del suelo a través de sus raíces y lo fijan en su organismo. En ambientes acuáticos, el fósforo es captado por algas y fitoplancton, incorporándose a la biomasa vegetal.
3. Paso a la cadena alimentaria
El fósforo pasa a los animales herbívoros cuando estos se alimentan de plantas o algas y, posteriormente, a los depredadores de estos, distribuyéndose así a lo largo de la cadena alimentaria.
4. Descomposición y retorno al suelo
Los restos y excreciones de los organismos son descompuestos por bacterias y otros descomponedores, liberando fosfatos inorgánicos que regresan al suelo y pueden ser reutilizados por las plantas.
5. Transporte a ríos y océanos
Parte del fósforo del suelo es arrastrado por la lluvia hacia ríos, lagos y océanos, integrándose en los ecosistemas acuáticos.
6. Sedimentación y formación de nuevas rocas
En los océanos, el fósforo se deposita en sedimentos marinos, formando nuevas rocas fosfatadas. Este fósforo solo regresa a tierra mediante levantamientos geológico, un proceso extremadamente lento que puede demorar miles de años.
Esquema del ciclo del fósforo
En el siguiente esquema del ciclo biogeoquímico del fósforo pueden verse las etapas del ciclo del fósforo y cómo el fósforo circula entre rocas, suelo, agua y seres vivos, donde destaca su carácter sedimentario y la ausencia de fase gaseosa.
Dibujo del ciclo del fósforo maqueta
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Cómo funciona el ciclo del fósforo en la naturaleza
El fósforo es un elemento químico no metálico, multivalente y sumamente reactivo. La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas. En los seres vivos, su proporción es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña, como veremos, es vital.
En cuanto a la explicación del ciclo del fósforo resumen, podemos decir que casi todo el fósforo deriva del desgaste de los minerales o rocas que lo contienen. Mediante las aguas y las corrientes, es infiltrado en el suelo y transportado hacia lagos o hasta el mar. En el suelo, el fósforo es tomado por las raíces de las plantas, las cuales, al ser comidas por los animales, transfieren el fósforo a estos y al resto de la cadena trófica. Lo mismo ocurre en el ciclo del fósforo en el agua, donde el fosfato disuelto es captado por algas o microorganismos que son comidos por otros organismos superiores y así pasan el fosforo al resto de cadena alimentaria.
Al morir los organismos, el fósforo orgánico se descompone y regresa a la reserva mineral. En el mar, los compuestos fosfatados de los cuerpos o desechos de los organismos marinos se hunden hasta el suelo oceánico, formando nuevas rocas.
Dado que el fósforo no toma forma de gas, de forma natural solo hay dos maneras en que el fósforo que ha llegado al mar retorne a los ecosistemas terrestres:
- Por acción de las aves marinas que, después de alimentarse de peces, lo devuelven a tierra a través de sus excrementos o guano.
- Mediante el levantamiento de los sedimentos del océano a tierra firme, proceso geológico que puede llevar miles de años, o erupciones de volcanes.
Veamos, a continuación, cómo ocurre el ciclo del fósforo en la naturaleza por partes.
Fósforo en las rocas
Como ya hemos dicho, la mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas. El mineral más abundante en fósforo es la apatita, que se usa como material para la producción de fertilizantes.
En la meteorización, las rocas fosfatadas son descompuestas, liberando el fósforo en forma de fosfatos al suelo. Otra manera de movilizar fosfatos, es la actividad minera que realiza el hombre a través de la explotación industrial de rocas sedimentarias.
Ciclo del fósforo en el suelo o ciclo terrestre del fosforo
En el suelo, el fósforo puede ser absorbido por las raíces de las plantas. Cuando los animales excretan, los descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos. También en la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden volver a ser utilizados directamente por las plantas. Asimismo, la lluvia puede transportar este fosfato a los acuíferos, a los lagos o a los océanos.
Ciclo del fósforo en el mar o ciclo acuático del fosforo
Con el lavado de los suelos, los fosfatos solubles son arrastrados hacia los sistemas acuáticos. Estos fosfatos, alimentan las cadenas tróficas acuáticas. Las aves marinas producen el excremento denominado guano, el cual se usa como abono en la agricultura. Cuando los organismos mueren en el mar, el fósforo se hunde, parte en los sedimentos poco profundos (parte recuperable por el ecosistema) y otra en los profundos (parte perdida), en un proceso geológico muy lento y que solo es recuperable mediante el levantamiento geológico de los sedimentos.
Fósforo en los seres vivos
A través de las raíces, las plantas absorben el fósforo del suelo fosfato para fijarlo en su estructura vegetal. Al mismo tiempo, los herbívoros comen las hojas de las plantas y absorben los fosfatos para su organismo los cuales se multiplican en la cadena trófica de un animal a otro. Lo mismo ocurre con el fósforo disuelto en el agua, el cual es tomado por algas y fitoplancton y pasa a otros organismos superiores.
En los organismos, el fósforo está presente en un 0,2% en las estructuras vegetales y en un 1% en las animales. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN, de muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular, forma parte de las membranas celulares en los fosfolípidos, y proporciona la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP. Además, se encuentra también en las conchas, los huesos y los dientes de animales y del ser humano.
Características del ciclo del fósforo
El ciclo del fósforo presenta una serie de características que lo diferencian de otros ciclos biogeoquímicos y determinan su funcionamiento en la naturaleza:
- El fósforo es un nutriente limitante: en muchos ecosistemas la disponibilidad de fósforo es baja, lo que limita el crecimiento de los organismos, especialmente en los ecosistemas de agua dulce.
- Está conectado con el ciclo del nitrógeno: el nitrógeno también es un nutriente limitante y su limitación afecta a la del fósforo. Ambos elementos están en el suelo, donde son absorbidos por las plantas. Además, el movimiento del agua favorece el transporte conjunto de nitratos y fosfatos hacia ríos, lagos y océanos, conectando los ciclos terrestres con los acuáticos.
- Presenta una dinámica cerrada: el fósforo no se redistribuye rápidamente a escala global, sino que tiende a permanecer en los ecosistemas donde se encuentra.
- Depende del suelo y del agua: su disponibilidad está directamente relacionada con la fertilidad del suelo y la dinámica de los ecosistemas acuáticos.
- Es un proceso lento: el ciclo del fósforo depende de procesos geológicos como la meteorización, la erosión y la sedimentación, que ocurren a lo largo de miles o millones de años.
- Es un ciclo sedimentario: el fósforo circula principalmente entre rocas, suelo, agua y seres vivos, sin una participación relevante de la atmósfera.
- No tiene fase gaseosa: debido a esto, el fósforo no pasa a la atmósfera, lo cual influye directamente en su velocidad y hace que su ciclo sea más lento. En el siguiente apartado te decimos por qué esto es así.
¿Por qué el ciclo del fósforo no tiene fase gaseosa?
El ciclo del fósforo no presenta fase gaseosa porque el fósforo no forma compuestos volátiles en condiciones naturales. En la biosfera, este elemento se encuentra principalmente en forma de fosfatos (PO₄³⁻), que son químicamente estables y no pasan a estado gaseoso.
Debido a ello, el fósforo permanece en estado sólido o disuelto, circulando entre rocas, suelo, agua y seres vivos, sin poder incorporarse a la atmósfera ni transportarse por el aire, a diferencia de lo que ocurre en otros ciclos biogeoquímicos. Su movimiento depende exclusivamente de procesos como la meteorización de rocas, el transporte por el agua y la sedimentación.
Esta ausencia de fase gaseosa hace que el ciclo del fósforo sea más lento, sedimentario y menos dinámico, ya que no existe un mecanismo de redistribución rápida a escala global.
Importancia del ciclo del fósforo
En cuanto a para qué sirve y por qué es importante el ciclo del fósforo, este elemento potencia el crecimiento y desarrollo de todos los organismos vivos, haciendo que el ambiente de estos sea apto para la vida, con el nivel de oxígeno adecuado gracias a su función en la fotosíntesis de las plantas.
A pesar de ser un elemento escaso y limitante, el fósforo desempeña un papel vital. En los seres vivos, el fósforo es componente de los ácidos nucleicos como el ADN, forma parte de las membranas celulares en los fosfolípidos, muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP.
El fósforo resulta imprescindible para la obtención de energía, la replicación y la transmisión hereditaria. Además, este elemento se encuentra también en las conchas, los huesos y los dientes de animales y del ser humano.
Así, gracias al ciclo del fósforo, podemos disponer de este valioso elemento, tanto nosotros mismos como el resto de organismos.
Alteraciones del ciclo del fósforo por el ser humano
Finalmente, hay que decir que el impacto humano en el ciclo del fósforo es significativo, principalmente, debido a los siguientes hechos y consecuencias:
Minería de fosfatos
A través de la minería, el hombre explota la extracción de fósforo, ya que es empleado en agricultura como abono. Además, también se utiliza como pesticida y aditivo alimentario; así como en el campo de la metalúrgica, se usa como componente para la producción del acero. No obstante, dicha extracción ocurre a una velocidad mucho mayor que la que podría tener lugar de forma natural.
Deforestación
La tala y quema de bosques liberan el fósforo contenido en la biomasa vegetal hacia el suelo y el agua, eliminando la cobertura natural que evita la erosión del fósforo.
Fertilizantes agrícolas
En agricultura, el fósforo es un abono muy eficaz, ya que fortalece el crecimiento de las plantas, pero el uso intenso de fertilizantes fosfatados y estiércol ganadero libera grandes cantidades de fósforo, que luego es arrastrado por la lluvia (escorrentía) hacia ríos, lagos y mares.
Ciclo del fósforo y eutrofización de aguas
Después de ser usado como fertilizante en el suelo, las lluvias y regadíos provocan fugas y filtraciones de este elemento hacia lagos, ríos y zonas costeras, promoviendo la eutrofización de los ecosistemas acuáticos, y, al igual que ocurría con el nitrógeno, tiene lugar un crecimiento excesivo de algas en las aguas, las cuales pueden agotar el oxígeno del agua y crear zonas muertas para los organismos.
Todo esto provoca que gran parte del fósforo extraído se pierda o desperdicie en lugar de ser reciclado, convirtiéndolo en un contaminante ambiental en lugar de un nutriente esencial.
Como hemos visto, el ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico peculiar, por ser lento, sedimentario y carecer de fase gaseosa, e importante, ya que este elemento es vital para los seres vivos, formando parte de sus estructuras internas y favoreciendo el desarrollo de las plantas. Sin embargo, debido a la intervención del ser humano en el ciclo, el fósforo (en exceso) se convierte en un contaminante del medio al que debemos enfrentarnos. Por ello, es crucial conocer el ciclo biogeoquímico del fósforo para su correcta gestión.