La energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas de la Tierra; generalmente entra en forma de luz solar y sale en forma de calor. Sin embargo, los componentes químicos que forman a los seres vivos son diferentes: se reciclan. La materia orgánica es limitada, de manera que su reciclaje es esencial para el mantenimiento de la vida en la Tierra, lo cual se logra a través de los ciclos biogeoquímicos, y, de no ser así, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.
A continuación, en este artículo, os explicamos en detalle qué son los ciclos biogeoquímicos, por qué son importantes, qué tipos hay y cuáles son.
¿Qué son los ciclos biogeoquímicos?
El término “ciclo biogeoquímico” deriva del griego, compuesto por “bio” que significa «vida», y “geo”, «tierra» y se refiere al movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (tierra y atmósfera) (geo), y que intervienen en una serie de procesos químicos activados por la energía solar, haciendo que fluya la energía y la materia a través de los ecosistemas.
Pero mientras que el flujo de energía en el ecosistema es abierto, en el caso de la materia, la Tierra es un sistema cerrado, donde ésta no entra ni sale, sino que permanece en él en un circuito continuo. Los seis elementos más comunes en las moléculas orgánicas –carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre-, toman una variedad de formas químicas. Se pueden almacenar por periodos largos o cortos en la atmósfera, en la tierra, en el agua o por debajo de la superficie terrestre, así como en los cuerpos de los seres vivos. Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y, a menudo, circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos.
Por su parte, los procesos geológicos, como el desgaste de las rocas, la erosión, el escurrimiento de agua y la subducción de las placas continentales, juegan un papel en este reciclaje de materiales, así como la interacción entre los organismos.
Por tanto, los ciclos biogeoquímicos o ciclos de la Tierra, se tratan de procesos naturales de reciclaje de nutrientes minerales entre la biosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. Así, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento, sin desperdiciarse.
Importancia de los ciclos biogeoquímicos
Los nutrientes son los elementos químicos necesarios para la vida de los organismos, los cuales requieren de 31 a 40, variando el número y tipo según la especie. Muchos de ellos, no están disponibles en formas útiles o asimilables para los organismos, pero dentro de los ciclos biogeoquímicos son convertidos en dichas formas asimilables. Así, gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos, los seres vivos se extinguirían.
En concreto, dentro los principales ciclos biogequímicos tenemos: el agua, molécula esencia 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.
Además, en la naturaleza hay recursos que son limitados, por lo que éstos deben ser reciclados para evitar que se agoten y que desaparezca la vida en la Tierra.
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 puedan ser aprovechados y 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.
Por otro lado, hay que señalar que 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. Además, los microorganismos gobiernan prácticamente todos los ciclos biogeoquímicos en el agua, mientras que en el suelo, las bacterias y hongos son responsables principales de la transformación de materia orgánica en los ciclos biogeoquímicos.
No obstante, a pesar de la gran importancia de los ciclos biogeoquímicos para la vida en la Tierra, la actividad del ser humano puede intervenir, por diferentes razones, en estos ciclos, y acelerar o retrasar el uso de estos recursos.
Tipos de ciclos biogeoquímicos, ¿cuáles son?
En cuanto a los tipos de ciclos biogeoquímicos, se distinguen dos clasificaciones para ellos. Según amplitud o distribución pueden ser:
- ciclos globales: cuando los elementos se distribuyen ampliamente en la atmósfera, como por ejemplo ciclo del oxígeno nitrógeno y carbono.
- ciclos locales: suelen tener lugar en el suelo, donde se reciclan elementos como fósforo y calcio.
Y según su localización o medio en el que tienen lugar, dichos ciclos pueden ser:
- Hidrológicos: aquellos en los que interviene el agua o el ciclo del agua, sirviendo de agente de transporte para los elementos de un lugar a otro. El propio ciclo del agua está incluido en esta categoría.
- Gaseosos: aquellos en los que interviene la atmósfera para el transporte de los elementos químicos del ciclo, como el ciclo del nitrógeno.
- Sedimentarios: aquellos en los que el transporte del elemento químico se da por sedimentación, o sea, por su lenta acumulación e intercambio en la corteza terrestre, como el ciclo del carbono. Además, el elemento se transforma de modo químico y con aportación biológica en un mismo lugar geográfico.
A continuación, os indicamos cuáles son los ciclos biogeoquímicos y os contamos muy brevemente cómo funcionan:
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.
El agua cambia de estado según el proceso en el que se encuentre, pasando de vapor a líquido, y de líquido a sólido. Es uno de los pocos elementos que tiene esa capacidad y que es vital para que se desarrolle y mantenga la vida en la Tierra.
Ciclo biogeoquímico del oxígeno
El ciclo del oxígeno representa el proceso y las reacciones por las que pasa este elemento para poder circular en la atmósfera.
Es un ciclo complejo, ya que el oxígeno es un elemento que es utilizado y liberado por los seres vivos a través de diferentes procesos químicos. A través de la respiración, los seres aerobios captan el oxígeno atmosférico (o disuelto en el agua) y lo incorporan en sus procesos metabólicos. El resultado es la expulsión de dióxido de carbono. Por eso, los ciclos del oxígeno y del carbono, están interconectados a través de los procesos de fotosíntesis y respiración.
Ciclo del hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico más simple que existe y también el más abundante del universo, aunque en la Tierra es muy escaso. Junto con el carbono y el oxígeno, es esencial en los procesos orgánicos.
El ciclo del hidrógeno o ciclo biogeoquímico del hidrógeno describe la sucesión de las modificaciones que sufren las distintas formas de hidrógeno (dihidrógeno, nitrato, nitrito, amoniaco, hidrógeno orgánico (proteínas)) en la Tierra, lo cual suele tener lugar por medio del agua, por lo que está muy vinculado al ciclo del agua.
Ciclo del carbono
El carbono (C) es un elemento que se encuentra presente en la atmósfera, los océanos, en la tierra y en los seres vivos, y su ciclo es vital para que este elemento pueda ser aprovechado por los mismos.
Así pues, el ciclo del carbono y el ciclo biogeoquímico del carbono, es uno de los más importantes para que se preserve el equilibrio de la biosfera, así como también es el más complejo, incluyendo procesos físicos, químicos y biológicos.
Ciclo biogeoquímico del azufre
El azufre (S) forma parte de los aminoácidos metionina y cisteína y de otros compuestos orgánicos e inorgánicos. La mayor parte del azufre, se encuentra en la litósfera, mientras que su transporte se lleva a cabo en la atmósfera, hidrósfera y biósfera.
En el ciclo del azufre, este elemento se incorpora a los vegetales para poder llegar a los consumidores primarios. Por otra parte, puede llegar a la atmósfera como dióxido de azufre, y al agua, una vez que se ha formado el ácido sulfúrico, que produce la lluvia ácida. Se trata de un ciclo bastante complejo, porque el azufre debe pasar por diferentes estados de oxidación cuando se combina con el oxígeno.
Ciclo del nitrógeno
Los organismos vivos no pueden utilizar el nitrógeno (N2) directamente desde la atmósfera, donde es el gas más abundante. Por tanto, el ciclo del nitrógeno es un proceso biológico y abiótico, mediante el cual se puede suministrar este elemento químico a los seres vivos desde el agua, aire o tierra. Es un ciclo que se realiza en poco tiempo y es gaseoso.
Ciclo biogeoquímico del fósforo
Finalmente, el fósforo (P) es importante pero muy escaso (en comparación con los otros elementos mencionados), por lo que su reciclaje mediante el ciclo del fósforo es esencial para su asimilación. Este es un ciclo sedimentario y, por tanto, más lento, ya que este elemento circula principalmente en el suelo y las aguas, donde tiene un papel relevante.
Conexiones y relaciones entre los ciclos biogeoquímicos
Como hemos comentado hacia el principio, los ciclos biogeoquímicos no se dan de forma aislada, sino que están relacionados o interconectados los unos de los otros.
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.
Además, plantas y animales muertos, restos de hojas, excrementos y otros desechos orgánicos, son consumidos por organismos descomponedores. Durante las reacciones de descomposición, parte del carbono se incorpora al suelo y otra parte es liberada a la atmósfera en forma de CO2.
Por otra parte, el ciclo del agua es esencial para el resto de ciclos, ya que el agua (en sus diferentes estados) al pasar de un lugar a otro, moviliza también elementos de los otros ciclos bioquímicos. Por ejemplo, el movimiento del agua es esencial para la filtración del nitrógeno y los fosfatos hacia los ríos, lagos y océanos, los cuales, además, son un depósito importante de carbono. Además, cabe indicar que la propia molécula de agua (H2O), lleva hidrógeno y oxígeno, elementos de otros ciclos.
Fuentes Principales: Concepto.de y TodaMateria
