CICLOS BIOQUIMICOS

CICLO deL CarBOnO: El ciclo del carbono es el proceso por

el que el carbono elemental circula entre las esferas vivas
(bióticas) y no vivas (abióticas) de la Tierra.

Se distinguen dos subciclos en el ciclo del carbono: el ciclo corto y

el largo.

• El ciclo biogeoquímico corto del carbono describe el

intercambio de carbono entre la atmósfera, las masas de
agua y los seres vivos.
• El ciclo biogeoquímico largo del carbono describe el
intercambio de carbono entre reservorios geológicos, como
los sedimentos y las rocas carbonatadas.

El ciclo corto del carbono recibe su nombre debido a que el

intercambio entre los distintos reservorios que participan se
realiza en un periodo corto de tiempo (años); mientras que en el
ciclo largo, el intercambio ocurre en un período de tiempo mucho
más extenso (millones de años).

Etapas del ciclo del carbono

1. El dióxido de carbono atmosférico es absorbido
o fijado por los organismos productores, que lo convierten
en compuestos orgánicos. La fotosíntesis es el proceso
mediante el cual esto ocurre, gracias a la utilización de la
energía de la luz solar
2. Posteriormente, estos productores son consumidos
por herbívoros, que absorben los compuestos orgánicos y
emplean el carbono para hacer sus propios compuestos
orgánicos.

3. Los consumidores herbívoros son, luego, comidos por

los consumidores carnívoros; entonces, el carbono pasa
a través de la cadena o red alimentaria.

4. Estos animales necesitan energía para fabricar estos

compuestos orgánicos; la obtienen por la respiración
celular aeróbica, que libera dióxido de carbono como
subproducto a la atmósfera.

5. Tanto consumidores como productores acaban muriendo;

sus cuerpos, que contienen el carbono, se
descomponen. Los descomponedores se ocupan de
estos organismos muertos y devuelven parte del
carbono como dióxido de carbono a la atmósfera —al
realizar la respiración aeróbica y anaeróbica (no aeróbica)—.

6. Algunos de los compuestos orgánicos restantes en el

suelo pueden compactarse con el tiempo para
formar combustibles fósiles. Estos pueden quemarse para
obtener energía, lo que libera dióxido de carbono como
subproducto.
 eL CICLO deL agUa
El ciclo del agua es impulsado por la energía solar. El sol calienta la
superficie del océano y otras aguas superficiales, lo que evapora el
agua líquida y sublima el hielo, convirtiéndolo directamente de
sólido a gas. Estos procesos impulsados por el sol mueven el agua
hacia la atmósfera en forma de vapor de agua.

Con el tiempo, el vapor de agua en la atmósfera se condensa en

nubes y finalmente cae como precipitación, en forma de lluvia o
nieve. Cuando la precipitación llega a la superficie de la tierra, tiene
pocas opciones: puede evaporarse de nuevo, fluir sobre la
superficie o percolarse, filtrarse, en el suelo.

En los ecosistemas terrestres —que se encuentran sobre la tierra—

en su estado natural, la lluvia generalmente golpea las hojas y otras
superficies de las plantas antes de caer al suelo. Parte de esa agua
se evapora rápidamente de la superficie de las plantas. El agua
restante cae al suelo y, en la mayoría de los casos, es absorbida por
este.

En general, el agua se mueve sobre la superficie de la tierra

como escurrimiento solo cuando el suelo está saturado con agua,
cuando la lluvia es muy fuerte o cuando la superficie no puede
absorber mucha agua. Una superficie que no absorbe el agua
podría ser la roca en un ecosistema natural o el asfalto y el
cemento en un ecosistema urbano o suburbano.

El agua en los niveles superiores del suelo puede ser absorbida por
las raíces de las plantas. Estas usan una parte del agua para su
propio metabolismo y el agua que se encuentra sus tejidos puede
pasar al cuerpo de los animales cuando estos se comen a las
plantas. Sin embargo, la mayor parte del agua que entra en el
cuerpo de una planta se pierde hacia la atmósfera mediante un
proceso llamado transpiración. En la transpiración, el agua entra a
través de las raíces, viaja hacia arriba por tubos vasculares
formados por células muertas y se evapora a través de poros
llamados estomas, que se encuentran en las hojas.

CICLO deL nITrOgenO

En otras palabras, el ciclo del nitrógeno describe cómo el nitrógeno circula, se

transforma y se recicla en los ecosistemas.

El nitrógeno es un elemento químico que se desplaza lentamente a través de un ciclo

mediante el cual puede ser absorbido tanto por los seres vivos (animales y plantas),
como por el aire, el agua o la tierra.

Cabe resaltar que el nitrógeno es el elemento químico de mayor abundancia en la

atmósfera y un elemento básico para los seres vivos porque permite elaborar
aminoácidos, ADN y proteínas.

El nitrógeno que se encuentra en la atmosfera y es fijado al suelo a través de las

bacterias que luego las raíces de la planta lo absorban, para luego pasar por la cadena
trófica, esos animales al hacer sus necesidades el nitrógeno que se encuentra ahí
pasa a la tierra. Cuando unos de los animales mueren los descomponedores
(bacterias y hongos) reincorporan ese nitrógeno en el medio ambiente

1. Fijación. La fijación biológica del nitrógeno consiste en la incorporación del

nitrógeno atmosférico, a las plantas, gracias a algunos microorganismos, principalmente
bacterias y cianobacterias que se encuentran presentes en el suelo y en ambientes
acuáticos. Esta fijación se da por medio de la conversión de nitrógeno gaseoso (N2) en
amoniaco (NH3) o nitratos (NO3-). Estos organismos usan la enzima nitrogenasa para su
descomposición. Sin embargo, como la nitrogenasa sólo funciona en ausencia de oxígeno,
las bacterias deben de alguna forma aislar la enzima de su contacto. Algunas estrategias
 utilizadas por las bacterias para aislarse del oxígeno son: vivir debajo de las capas de moco
que cubren a las raíces de ciertas plantas, o bien, vivir dentro de engrosamientos
especiales de las raíces, llamados nódulos, en leguminosas como los porotos (parecidas a
las alubias), las arvejas y árboles como el tamarugo (Rhizobium)

2. Amonificación. Los compuestos proteicos y otros similares, que son los

constitutivos en mayor medida de la materia nitrogenada aportada al suelo, son de poco
valor para las plantas cuando se añaden de manera directa. Así, cuando los organismos
producen desechos que contienen nitrógeno como la orina (urea), los desechos de las aves
(ácido úrico), así como de los organismos muertos, éstos son descompuestos por bacterias
presentes en el suelo y en el agua, liberando el nitrógeno al medio, bajo la forma de
amonio (NH3). En este nuevo proceso de integración de nitrógeno al ciclo, las bacterias
fijadoras llevan a cabo la digestión enzimática, por lo que el amonio se degrada a
compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminoácidos. Es por esta
razón que el proceso se llama aminificación o aminización.

3. Nitrificación o mineralización. Solamente existen dos formas

de nitrógeno que son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las
raíces pueden absorber ambas formas, aunque pocas especies prefieren absorber nitratos
que amoniaco. El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio
de la nitrificación. La modificación de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo.
La transformación, es decir, la conversión se da más rápida cuando la temperatura esta
arriba de los 10° C y el pH está entre los 5.5-6.5; asimismo, este proceso se ve completado
entre dos a cuatro semanas. Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias:
primero, las bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amonio en
nitrito (NO2-), luego otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La
nitrificación les entrega energía a las bacterias.

4. Asimilación. La asimilación ocurre cuando las plantas absorben a través de sus

raíces, nitrato (NO3-) o amoniaco (NH3), elementos formados por la fijación de nitrógeno o
por la nitrificación. Luego, estas moléculas son incorporadas tanto a las proteínas, como a
los ácidos nucleicos de las plantas. Cuando los animales consumen los tejidos de las
plantas, también asimilan nitrógeno y lo convierten en compuestos animales.

5. Desnitrificación. La reducción de los nitratos (NO3-) a nitrógeno gaseoso

(N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), se llama desnitrificación, y es llevado a cabo por
las bacterias desnitrificadoras que revierten la acción de las fijadoras de nitrógeno,
regresando el nitrógeno a la atmósfera en forma gaseosa. Este proceso ocasiona una
pérdida de nitrógeno para el ecosistema; ocurre donde existe un exceso de materia
orgánica y las condiciones son anaerobias, además de que hay poca disponibilidad de agua
y un alto pH, aunado a los escurrimientos de los fertilizantes al suelo. El fenómeno de la
desnitrificación se debe, a que en condiciones de mucha humedad en el suelo, la falta de
oxígeno obliga a ciertos microorganismos a emplear nitrato en vez de oxígeno en su
respiración.

El nitrato es un compuesto químico formado por nitrógeno y oxígeno, que se puede encontrar
en niveles bajos en los alimentos
 CICLO de FOSFOrO
El ciclo del fósforo forma parte de los ciclos biogeoquímicos, en los que
la vida y los elementos inorgánicos mantienen un balance para que
diversos elementos químicos sean reciclados. Este ciclo no sería posible
en rápidos términos sin las cadenas tróficas de los distintos ecosistemas.

Sin embargo, en comparación con los ciclos del nitrógeno, el carbono o

el agua, se trata de un ciclo sumamente lento, ya que el fósforo no forma
compuestos volátiles que puedan desplazarse con facilidad del agua a
la atmósfera y de allí de vuelta a la tierra, de donde es originario.

Las plantas también cumplen un rol vital en la fijación y transmisión del

fósforo, como se verá cuando analicemos sus distintas etapas.

Importancia del ciclo del fósforo

El fósforo es un elemento abundante en minerales terrestres.

Aunque juega un rol indispensable en los seres vivos, está poco
presente en el cuerpo de los seres vivos.. Forma parte de
las macromoléculas de mayor importancia, como el ADN, el ARN o
el ATP (adenosín trifosfato).

En consecuencia, el fósforo resulta imprescindible para la obtención de

energía a nivel bioquímico, así como para la replicación de la vida y la
transmisión hereditaria. El ciclo del fósforo es indispensable para la vida
tal y como la conocemos.

Etapas del ciclo del fósforo

Podemos estudiar el ciclo del fósforo en las siguientes etapas:

• Erosión y meteorización. El fósforo abunda en minerales terrestres,

que se encuentran en tierra firme o en el fondo de los mares. Los
efectos constantes de la lluvia, la erosión eólica y solar, así como la
acción accidental de la minería del ser humano permiten que estas
reservas de fósforo salgan a la superficie y sean transportadas hasta
los diversos ecosistemas.
• Fijación en las plantas y transmisión a los animales. Las plantas
absorben el fósforo de los suelos y lo fijan en su organismo, tanto en el
caso de las plantas terrestres, como de las algas y el fitoplancton que
 lo absorbe de las aguas marinas. A partir de allí es transmitido a los
animales que se alimentan de las plantas, en cuyos cuerpos también
es almacenado, y del mismo modo a los depredadores de
dichos animales herbívoros y a sus depredadores, repartiéndose a lo
largo de la cadena trófica.
• Retorno al suelo por descomposición. Las excreciones de los
animales son ricas en compuestos orgánicos que, al ser
descompuestos por las bacterias y otros organismos del reciclaje
natural, retornan a ser fosfatos aprovechables por las plantas, o
transmisibles al suelo. Lo mismo ocurre cuando los animales mueren
y se descomponen, o cuando la carroña dejada de la cacería es
descompuesta. En todos estos casos, los fosfatos retornan al suelo
para ser aprovechados por las plantas o para continuar escurriéndose
en ríos y lluvias hacia el mar.
• Retorno al suelo por sedimentación. Otra vía de retorno del fósforo
del cuerpo de los animales hacia la tierra, (donde vuelve a formar
parte de minerales sedimentarios) es mucho más larga que la
permitida por acción de los animales, y tiene que ver con la
fosilización de sus restos orgánicos y el desplazamiento tectónico de
las reservas de fósforo de origen orgánico hacia las profundidades de
la tierra. Pero tales levantamientos geológicos pueden demorar miles
de años en ocurrir.

El ciclo del fósforo puede verse alterado en gran medida por las
intromisiones humanas. Por un lado, la liberación de fósforo por la acción
minera puede aumentar la presencia de este material en la superficie
terrestre, dado que su extracción por vías naturales erosivas habría
tomado miles de años más.

Por otro lado, la acción de los fertilizantes empleados en

la agricultura (sean de origen natural o artificial) supone la inyección al
suelo de muchos más fosfatos de los que normalmente recibiría.
Semejante exceso es lavado por las aguas de lluvia o de riego,
escurriéndose hacia los depósitos de agua, los ríos o al mar.

Por el aumento de los fosfatos y del nitrógeno, aumentan también las

alga.s y microorganismos que lo aprovechan. Este proceso se
llama eutrofización, que consiste en el aumento excesivo de nutrientes
en un ecosistema acuático y que provoca el desbalancea la dinámica
trófica, lo que genera una superpoblación de algas que compiten entre
ellas hasta morir masivamente en la orilla. Al descomponerse generan
contaminación y además aumentan las cantidades de fósforo circulantes
en el agua marina.
Puntos más importántes
• El fósforo es un nutriente esencial que se encuentra en las
macromoléculas, incluyendo el ADN, de los humanos y otros
organismos.

• El ciclo del fósforo es lento. La mayor parte del fósforo que

existe en la naturaleza se encuentra en forma de ion
fosfato, (PO4)-3

• A menudo, el fósforo es el nutriente limitante, o el nutriente

más escaso y que por ello restringe el crecimiento, en los
ecosistemas acuáticos.

• Cuándo el nitrógeno y el fósforo de los fertilizantes son

acarreados por los escurrimientos hasta los lagos y océanos,
producen eutrofización: el crecimiento excesivo de algas. Las
algas pueden agotar el oxígeno del agua y crear una zona
muerta.

El fósforo es un nutriente esencial para los seres vivos. Es una parte

fundamental de los ácidos nucleicos, como el ADN y de los
fosfolípidos que conforman nuestras membranas celulares. En la
forma de fosfato de calcio, también es el componente de soporte
de nuestros huesos.
Características generales que tiene
el ciclo del fósforo

Es un ciclo sedimentario
Este ciclo se basa en la producción del compuesto y la
descomposición del mismo. Por ser un ciclo que no se
desarrolla en la atmósfera, sino en la corteza terrestre
y el lecho marino, este es un ciclo sedimentario.

Es un ciclo bastante lento

La característica principal que posee este ciclo es su
lentitud. Debido a que el fósforo no es un compuesto
volátil, este se mueve a través de la corteza y el lecho
marino con muchísima lentitud. De hecho, algunos
sedimentos terrestres pueden tardar unos 9 meses en
movilizarse, y los lechos marinos hasta 11 mil años.

Es un ciclo continuo
El ciclo biogeoquímico del fosforo es muy llamativo
debido a que no posee en sí un inicio y un final. Como
el fosfato es un compuesto indispensable para la vida
este puede mover en todas direcciones,
imposibilitando así definir su punto de comienzo y su
punto de culminación dentro de los procesos
biogeoquímicos.
Etapas del Ciclo Biogeoquímico del
fósforo

Etapa 1: Erosión y meteorización

Este compuesto es sumamente abundante en los
ecosistemas, tanto en tierra como en los lechos
marinos, por esta razón es que diversos factores
pueden contribuir a que el mismo pueda salir con
mucha facilidad a la superficie: lluvias, erosiones o
incluso minería humana.

Etapa 2: Fijación de las plantas y transmisión a los

animales
Al salir a los ecosistemas, el fósforo es absorbido por
el suelo, lo cual redunda en que las plantas lo admitan
en su organismo en el caso de las plantas terrestres.
En el caso de las plantas marinas, como las plantas y el
fitoplancton estas la absorben a través del agua.
Una vez que las plantas tienen en su sistema este
elemento, los animales también llegan a integrar en
su sistema el fósforo. La razón es que los animales
herbívoros adquieren ese elemento al comer esas
plantas, y los depredadores también llegan a
transmitirse el compuesto al comer a los herbívoros.
Etapa 3: Descomposición y retorno
Las excreciones de los animales son sumamente ricas
en elementos orgánicos, incluido el fosfato.
Además, cuando las bacterias descomponen estos
desechos, el componente puede ser retornado
fácilmente a la tierra.

Etapa 4: Sedimentación
Otra forma en la que el retorno del fósforo es posible
es a través de la sedimentación de compuestos fósiles.
Una vez que los animales que fueron transmitidos
llegan a estar fosilizados, estos restos pueden hacer
que el fosfato sea retornable hacia lo más profundo de
la tierra.
Ahora bien, aunque este proceso es bastante simple,
compuesto de solamente cuatro pasos, hay algunas
actividades humanas u otros factores que pueden
afectar a este ciclo natural. A continuación, se hablará
acerca de algunas de las actividades humanas que
afectan directamente a este ciclo natural.

CICLO deL aZUFre

El ciclo del azufre consiste en aquel proceso químico, biológico y complejo donde el
azufre se puede encontrar en la naturaleza en sus diversas formas o estados de
oxidación.
El azufre es un elemento no metálico de color amarillo, de olor muy característico,
insípido, el décimo más abundante del planeta, forma parte de las animas u otras
moléculas como la coenzima, fundamental en la salud de los distintos organismos o
ecosistemas, se combina con el oxígeno y pasa por diferentes estados de oxidación.

Etapas del flujo Ciclo del Azufre

Este ciclo implica el movimiento del azufre por la atmósfera, la hidrosfera, la
litosfera y la biosfera. En este recorrido, este elemento pasa por 4 etapas químicas
muy importantes como son:

• Mineralización; proceso donde se transforma el azufre orgánico a inorgánico,

también como sulfuro de hidrógeno, elemental y minerales a base de sulfuro.
• Oxidación del sulfuro de hidrógeno, elemental y otros minerales para formar el
dióxido de azufre en el ambiente.
• Reducción de sulfato a sulfuro para ser asimilado por los organismos,
• Inmovilización microbiana y finalmente su incorporación organiza de azufre.

Flujo Ciclo del Azufre

• Formado por compuestos; azufre atmosférico, orgánico, inorgánico, reducido y

sulfatos que son absorbidos por las plantas, los animales lo consumen y
finalmente se mueve en toda la cadena alimenticia.
• Incorporado al suelo; por deposición atmosférica, abonos de origen animal,
residuos de las plantas, fertilizantes y por desgaste de las rocas.
• Eliminado del suelo; por las plantas al absorber los sulfatos por sus raíces, los
cultivos, volatilización de compuestos reducidos, filtración, escorrentía, erosión, los
volcanes, gases de la descomposición orgánica,

Porque es importante el Ciclo del Azufre

El ciclo global del azufre depende de las actividades de microorganismos
metabólicamente y filogenéticamente diversos, la mayoría de los cuales residen en
el océano. Aunque el azufre rara vez se convierte en un nutriente limitante, su
recambio es crítico para la función del ecosistema. Los compuestos orgánicos de
azufre alimentan el metabolismo microbiano en el agua y su recambio tiene
importantes consecuencias, por ejemplo, para el sistema climático. Los cambios
en la composición de fito y bacterioplancton debidos al cambio global podrían
tener ramificaciones dramáticas, pero aún poco comprendidas.