La energía fluye a través de los ecosistemas, pero los elementos químicos esenciales para la vida siguen un proceso diferente: se reciclan continuamente para mantener el equilibrio natural del planeta. Este reciclaje ocurre mediante los ciclos biogeoquímicos.
En este artículo, descubrirás qué son los ciclos biogeoquímicos, por qué son importantes, qué tipos existen y cuáles son los principales en la naturaleza.
¿Qué son los ciclos biogeoquímicos?
Los ciclos biogeoquímicos son los movimientos cíclicos naturales de los elementos químicos esenciales para la vida entre los seres vivos y el medio físico, como la atmósfera, el agua y el suelo. Gracias a estos procesos, la materia se recicla continuamente y los nutrientes se mantienen disponibles en los ecosistemas.
En estos ciclos, elementos como carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre, pueden adoptar distintas formas químicas y almacenarse durante periodos cortos o largos en la atmósfera, la hidrosfera, la litosfera o en los propios organismos. Con el tiempo, estos elementos vuelven a incorporarse a otros componentes del ecosistema, manteniendo el equilibrio natural.
Por ello, los ciclos biogeoquímicos, también llamados ciclos de la Tierra, conectan la biosfera con el entorno físico del planeta, permitiendo que una sustancia química forme parte de un ser vivo en un momento y del ambiente en otro, sin que la materia se pierda.
Importancia de los ciclos biogeoquímicos
En primer lugar, los ciclos biogeoquímicos son importantes y necesarios para que los minerales y los nutrientes estén disponibles para los seres vivos y que estos los puedan tomar.
Los nutrientes son los elementos químicos necesarios para la vida de los organismos, sin embargo, muchos de ellos no están disponibles en formas útiles o asimilables para los organismos, por ello, dentro de los ciclos biogeoquímicos son convertidos en dichas formas asimilables.
En concreto, dentro de los principales ciclos biogeoquímicos tenemos: el agua, molécula esencial para la vida; el carbono, que forma parte de todas las macromoléculas orgánicas, el nitrógeno, necesario para el ADN, ARN y las proteínas, el fósforo, también muy importante para el ADN y el ARN, y el azufre, fundamental para la estructura de las proteínas. Por tanto, sin estos ciclos, los seres vivos se extinguirían.
Asimismo, es necesario que tengan lugar los ciclos biogeoquímicos para que cuando un organismo vivo muera, los elementos o sustancias químicas que se generan durante su descomposición por parte de los hongos y los microorganismos puedan ser depositados en la tierra, de modo que después otros organismos puedan aprovecharlos. En consecuencia, los ciclos biogeoquímicos son muy importantes para el desarrollo y continuación de la vida en el planeta.
En segundo lugar, los ciclos biogeoquímicos permiten el reciclado de elementos que son limitados o que hay en poca cantidad en la Tierra, pero que son necesarios. Así, en los ciclos biogeoquímicos los nutrientes se reciclan y se pueden usar una y otra vez, evitando su agotamiento.
Y en tercer lugar, hay que señalar que, como veremos más adelante, cada ciclo no sucede de forma aislada, sino que están conectados, por lo que unos dependen de otros. Por ejemplo, el ciclo de agua es un promotor especialmente importante para los otros ciclos, mientras que los ciclos del oxígeno y del carbono están interconectados en los procesos de fotosíntesis y respiración.
Tipos de ciclos biogeoquímicos
Los ciclos biogeoquímicos pueden clasificarse de distintas formas según su alcance, el medio en el que predominan y la velocidad con la que ocurren; así pues, tenemos que:
Según la amplitud o distribución
Según su amplitud o distribución en el planeta Tierra, los ciclos biogeoquímicos pueden ser:
Ciclos globales
Son aquellos en los que los elementos se distribuyen ampliamente en la atmósfera, como por ejemplo el ciclo del oxígeno, nitrógeno y carbono.
Ciclos locales
Estos ciclos suelen tener lugar en el suelo, donde se reciclan elementos como fósforo y calcio.
Según la localización o medio
Según su localización o medio en el que tienen lugar, los ciclos pueden ser:
Hidrológicos
En los que el agua interviene como agente de transporte para los elementos. El propio ciclo del agua está incluido en esta categoría.
Gaseosos
Son aquellos en los que la atmósfera interviene para el transporte de los elementos, como ocurre en el ciclo del nitrógeno.
Sedimentarios
Son aquellos ciclos en los que el transporte del elemento químico se da por sedimentación, es decir, por su lenta acumulación en la corteza terrestre, como el ciclo del fósforo. Además, el elemento se transforma químicamente y con aportación biológica en un mismo lugar geográfico.
Según la velocidad
Según la velocidad con la que ocurren, los ciclos biogeoquímicos pueden ser:
Rápidos
Aquellos en los que los elementos circulan entre la atmósfera y los seres vivos en tiempos cortos, con un intercambio veloz ligado a la actividad biológica (fotosíntesis, respiración) y a fenómenos atmosféricos. Pertenecen a este tipo los ciclos gaseosos e hidrológicos.
Lentos
Estos ciclos tardan miles o millones de años en completarse ya que dependen de procesos geológicos de meteorización y sedimentación, siendo la litosfera el principal depósito de sus elementos. El ciclo del fósforo es un claro ejemplo.
No obstante, cabe indicar que muchos ciclos biogeoquímicos comparten fases lentas y fases rápidas.
Aquí tenéis esta tabla que resumen los tipos de ciclos:
| Ciclo | Elemento principal | Tipo de ciclo | Velocidad | Escala | Reservorio principal | Procesos clave | Particularidad |
| Ciclo del carbono | Carbono (C) | Gaseoso | Rápido + lento | Global | Atmósfera y océanos | Fotosíntesis, respiración, combustión, sedimentación | Clave en el cambio climático |
| Ciclo del nitrógeno | Nitrógeno (N) | Gaseoso | Rápido | Global | Atmósfera | Fijación, nitrificación, desnitrificación | Depende de bacterias |
| Ciclo del oxígeno | Oxígeno (O) | Gaseoso | Rápido | Global | Atmósfera | Fotosíntesis y respiración | Intercambio con el carbono |
| Ciclo del agua | Agua (H₂O) | Hidrológico | Rápido | Global | Océanos | Evaporación, condensación, precipitación | Ciclo físico |
| Ciclo del fósforo | Fósforo (P) | Sedimentario | Lento | Local–regional | Rocas y suelos | Meteorización, absorción, sedimentación | No tiene fase gaseosa |
| Ciclo del azufre | Azufre (S) | Sedimentario con fase gaseosa | Lento + rápido | Global | Rocas, océanos y atmósfera | Transformaciones bacterianas, volcanes | Relacionado con lluvia ácida |
| Ciclo del hidrógeno | Hidrógeno (H) | Gaseoso/biológico | Rápido | Global | Agua | Reacciones químicas y biológicas | Vinculado al ciclo del agua |
Principales ciclos biogeoquímicos (resumen)
A continuación, os indicamos cuáles son los ciclos biogeoquímicos y os contamos muy brevemente cómo funcionan (puedes ver las etapas y más detalles de cada ciclo en su enlace):
Ciclo del agua o ciclo hidrológico
El ciclo biogeoquímico del agua o más conocido como ciclo del agua o ciclo hidrológico, es el conjunto de procesos por el que circula y se transforma el agua en nuestro planeta.
Ciclo del oxígeno
El ciclo biogeoquímico del oxígeno representa el proceso y las reacciones por las que pasa este elemento (O2) en la atmósfera y en los seres vivos, donde destacan la fotosíntesis y la respiración.
Ciclo del hidrógeno
El ciclo biogeoquímico del hidrógeno describe la sucesión de las modificaciones que sufren las distintas formas de hidrógeno en la Tierra, lo cual suele tener lugar por medio del agua, por lo que este ciclo está muy vinculado al ciclo del agua.
Ciclo del carbono
El ciclo biogeoquímico del carbono, es uno de los ciclos más importantes para que se mantenga el equilibrio de la biosfera, así como también es el más complejo e incluye procesos físicos, químicos y biológicos de intercambio de CO2 entre la atmósfera y los seres vivos.
Ciclo del azufre
El ciclo biogeoquímico del azufre se trata de un ciclo bastante complejo, en el que el azufre pasa por diferentes estados de oxidación cuando se combina con el oxígeno, y es transportado en la atmósfera, como dióxido de azufre, en la hidrosfera, produciendo lluvia ácida, y en la biosfera, donde se incorpora a las plantas.
Ciclo del nitrógeno
El ciclo biogeoquímico del nitrógeno es un ciclo con procesos biológicos y abióticos, mediante el cual se logra suministrar el nitrógeno a los seres vivos desde el suelo, ya que este elemento no se puede utilizar directamente desde la atmósfera, donde es el gas más abundante.
Ciclo del fósforo
Finalmente, el ciclo biogeoquímico del fósforo permite el reciclaje de este escaso elemento (P) para su asimilación por los seres vivos. Este es un ciclo sedimentario y, por tanto, más lento, ya el fósforo circula principalmente en el suelo y las aguas.
Cabe indicar que, además de estos, existen otros ciclos biogeoquímicos importantes como el del calcio, el potasio o el hierro, que también participan en el equilibrio de los ecosistemas.
Cómo interactúan entre sí los ciclos biogeoquímicos
Como hemos comentado hacia el principio de este artículo, los ciclos biogeoquímicos no se dan de forma aislada, sino que están relacionados o interconectados los unos con los otros. Aquí os explicamos algunas relaciones destacables entre ellos.
Relación entre ciclo del carbono y del oxígeno
Así, el ciclo del oxígeno y carbono, o ciclo del oxígeno y dióxido de carbono, están muy ligados mediante procesos en común: el intercambio de carbono y oxígeno entre el medioambiente y los seres vivos se realiza mediante los procesos de fotosíntesis y respiración, los cuales constituyen la base de estos ciclos.
El dióxido de carbono desechado durante la respiración animal, es absorbido por las plantas para producir carbohidratos mediante la fotosíntesis, liberando oxígeno como producto de desecho, el cual es tomado de nuevo por los organismos (incluidas las propias plantas) para respirar.
Asimismo, los organismos obtienen el carbono a partir del consumo de moléculas orgánicas, como la glucosa, que forma parte de otros seres vivos, para obtener energía mediante el proceso de respiración celular. Producto de estas reacciones, se libera CO2 que es de nuevo captado por organismos fotosintéticos. De este modo, el carbono y el oxígeno circulan continuamente entre la atmósfera y los seres vivos.
Además, cuando plantas y animales mueren, los organismos descomponedores degradan la materia orgánica. Parte del carbono se incorpora al suelo y otra parte se libera nuevamente a la atmósfera en forma de CO₂, manteniendo activo el ciclo.
Relación entre ciclo del nitrógeno y del fósforo
El ciclo del nitrógeno y el ciclo del fósforo también están conectados, sobre todo por su papel como nutrientes esenciales para las plantas. Ambos elementos suelen ser factores limitantes del crecimiento en muchos ecosistemas y la limitación de uno afecta la fijación del otro.
Los compuestos nitrogenados y los fosfatos del suelo son absorbidos por las raíces de las plantas y pasan a la cadena alimentaria cuando los animales consumen materia vegetal. Posteriormente, a través de los restos orgánicos, excrementos y la descomposición, estos nutrientes regresan al suelo, donde pueden volver a ser utilizados.
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.
Papel del agua en todos los ciclos
El ciclo del agua es esencial para el resto de ciclos, ya que cuando el agua se desplaza en forma de lluvia, escorrentía, infiltración o corrientes subterráneas, arrastra y distribuye elementos como el carbono, el nitrógeno, el fósforo o el azufre, entre distintos ecosistemas.
Además, cabe indicar que la propia molécula de agua (H2O), contiene hidrógeno y oxígeno, elementos de otros ciclos.
Impacto humano en los ciclos biogeoquímicos
A pesar de la gran importancia de los ciclos biogeoquímicos para el funcionamiento de los ecosistemas, la actividad humana puede alterar su dinámica natural al modificar la velocidad y la forma en la que los elementos químicos circulan entre la atmósfera, el agua, el suelo y los seres vivos. Estas alteraciones afectan al equilibrio de los ecosistemas y a la disponibilidad de nutrientes esenciales.
En la actualidad, acciones como la quema de combustibles fósiles, la contaminación, la agricultura intensiva y la deforestación, han intensificado estos cambios, provocando desequilibrios que repercuten de manera simultánea en varios ciclos biogeoquímicos.
Contaminación y quema de combustibles fósiles
La contaminación introduce en el medio natural grandes cantidades de sustancias químicas que no siempre forman parte de los flujos habituales de los ciclos biogeoquímicos. Estas sustancias pueden incorporarse al aire, al agua o al suelo, alterando los procesos naturales de reciclaje de la materia.
Por su parte, la quema de combustibles fósiles libera gases y partículas a la atmósfera que modifican la composición del aire y pueden regresar a la superficie terrestre mediante la precipitación. De este modo, los ciclos naturales se ven alterados tanto en los ecosistemas terrestres como en los acuáticos.
Deforestación y agricultura intensiva
La deforestación reduce la cantidad de vegetación encargada de incorporar elementos químicos a los seres vivos, lo que interrumpe procesos clave de los ciclos biogeoquímicos. Además, la pérdida de cobertura vegetal favorece la erosión del suelo y la pérdida de nutrientes.
La agricultura intensiva, por su parte, altera la estructura y la fertilidad del suelo, disminuyendo su capacidad para retener y reciclar nutrientes. Estas prácticas pueden acelerar el transporte de sustancias desde los sistemas terrestres hacia ríos, lagos y océanos, afectando a la conexión entre los ciclos del suelo y los del agua.
Cambio climático
Y el cambio climático, intensificado por la actividad humana, influye de forma indirecta en el funcionamiento de los ciclos biogeoquímicos. Las variaciones de temperatura y precipitación pueden modificar procesos como la evaporación, la descomposición de la materia orgánica o la disponibilidad de nutrientes en los ecosistemas. Como consecuencia, esto no afecta a un solo ciclo de manera aislada, sino que altera la interrelación entre varios ciclos, poniendo de manifiesto la estrecha conexión que existe entre ellos.
Como hemos visto, los ciclos biogeoquímicos permiten el reciclaje continuo de los elementos químicos esenciales para la vida en la Tierra. Gracias a ellos, nutrientes como el carbono, el nitrógeno o el fósforo no se agotan, sino que circulan una y otra vez por la atmósfera, el agua, el suelo y los organismos. Sin embargo, las actividades humanas pueden alterar su funcionamiento, afectando a la disponibilidad de recursos y a la estabilidad ambiental. Comprender cómo funcionan los ciclos biogeoquímicos es fundamental para entender el equilibrio del planeta y la importancia de conservarlo.