2.3 Ciclos BiogeoQuímicos

Se denomina ciclo BiogeoQuímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Un elemento químico o  molécula necesario para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie. Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:

1.- Macronutrientes: Carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.

2.- Micronutrientes: Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo

La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los organismos. Pero, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de la biosfera, y convertidos en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.

El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida, geo: en la tierra), ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). Así, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento.

Funcionamiento de los ciclos biogeoquímicos                           

El ingreso de los diversos elementos a los ecosistemas ocurre principalmente a través de la atmósfera, vía depositación (seca y húmeda) o por fijación biológica activa (CO2y nitrógeno), que contribuye en forma importante al ciclo biogeoquímico. Los aportes de nutrientes de origen geológico al sistema provienen de la meteorización de minerales, los cuales ejercen un rol considerable sobre la fertilidad del suelo y procesos bióticos en el ecosistema. Por ejemplo, los ecosistemas boscosos de lento crecimiento se caracterizan por un alto porcentaje de abastecimiento de nutrientes en forma interna.

En las regiones templado-húmedas el flujo de nutrientes está íntimamente relacionado con el ciclo hidrológico. El dosel de estos bosques modifica fuertemente la química de las precipitaciones y da como resultado una transferencia adicional de materiales hacia el suelo. Es decir, la precipitación directa y el escurrimiento fustal son modificados principalmente a través de los procesos de lavado de los elementos depositados durante el período previo sin precipitaciones, lavado de nutrientes de la planta y absorción de iones de la lluvia. De hecho, la composición química del agua que proviene de la escorrentía superficial a través del humus y percolación, puede ser totalmente distinta a la de la lluvia. Cabe mencionar que en el pasado, los bosques templados a nivel mundial eran ampliamente limitados por nitrógeno, pero en las últimas décadas el aporte de nitrógeno vía atmósfera se ha incrementado en el ciclo global con deposiciones considerables a escala continental.

Es importante señalar que los ciclos biogeoquímicos en las regiones templadas han sido alterados por las actividades humanas, tales como prácticas agrícolas, ganaderas, forestales e industriales, las cuales han generado emisiones atmosféricas contaminantes. En los ecosistemas boscosos no alterados podría existir un equilibrio, ya que la entrada de nutrientes igualaría a de las salidas. 

Transferencia cíclica de los elementos

Algunos seres vivos son capaces de captar los elementos y compuestos de los depósitos yacentes en los que se acumulan, los cuales se van transfiriendo en las cadenas tróficas de unos seres vivos a otros, y son sometidos a procesos químicos que los van situando en distintas moléculas. Así, por ejemplo, el nitrógeno es absorbido del suelo por las raíces de las plantas en forma de nitrato; el metabolismo de las plantas hace que pase a formar parte de proteínas y ácidos nucleicos, a través de la reducción. Por su parte, los animales tienen el nitrógeno en forma de proteínas y ácidos nucleicos y lo eliminan en forma de amoniaco, urea o ácido úrico en la orina. Finalmente, el ciclo del nitrógeno es cerrado por algunas bacterias del suelo que trasforman, mediante la oxidación, el amoniaco en nitratos.

Es importante mencionar que los ciclos de los elementos mantienen una estrecha relación con el flujo de energía en el ecosistema, ya que la energía utilizable por los organismos es la que se encuentra en enlaces químicos uniendo los elementos para formar las moléculas.