Ciclos biogeoquímicos: ciclo del agua, del carbono y del nitrógeno, y cómo los alteran las actividades humanas
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Es posible que algunos átomos de carbono de tu cuerpo hayan estado antes en un dinosaurio, en un árbol o en el aire de otro continente. La materia del planeta no se acaba ni se fabrica nueva: se recicla una y otra vez entre los seres vivos, el aire, el agua y el suelo. Esos recorridos se llaman ciclos biogeoquímicos.
En tu libro: este tema está en las páginas 205 a 211 de Saberes y pensamiento científico. Primer grado (SEP).
Qué es un ciclo biogeoquímico
Es el recorrido repetido de un elemento químico (carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo…) o del agua entre los seres vivos y el ambiente. El nombre une tres palabras: bio (vida), geo (Tierra) y químico (porque se trata de elementos y compuestos).
Gracias a estos ciclos, cuando un organismo muere, los elementos que lo formaban quedan disponibles para otros. Sin ellos, los nutrientes se agotarían.
El ciclo del agua
- Evaporación: el calor del Sol evapora agua de mares, ríos y lagos; las plantas también liberan vapor (transpiración).
- Condensación: el vapor se enfría en lo alto y forma nubes.
- Precipitación: el agua cae como lluvia, nieve o granizo.
- Escurrimiento e infiltración: el agua corre hacia ríos y mares o se filtra en el suelo y forma depósitos subterráneos (acuíferos).
Carbono y nitrógeno
| Carbono (C) | Nitrógeno (N) | |
|---|---|---|
| Importancia | Base de todas las moléculas de la vida: carbohidratos, grasas, proteínas, ADN | Forma parte de las proteínas y del ADN |
| En los seres vivos | 2.° elemento más abundante (después del oxígeno) | 4.° elemento más abundante |
| En la atmósfera | Como dióxido de carbono (CO₂), en poca cantidad | Como gas nitrógeno (N₂), el 78% del aire |
| Problema ambiental | El exceso de CO₂ por quemar combustibles fósiles calienta el planeta | El exceso de fertilizantes contamina el agua y libera óxido nitroso |
El ciclo del carbono
- Fotosíntesis: las plantas toman CO₂ del aire y lo convierten en glucosa. El carbono entra así a los seres vivos.
- Alimentación: los herbívoros comen plantas y los carnívoros comen herbívoros; el carbono pasa por la cadena trófica.
- Respiración: plantas y animales “queman” la glucosa en sus células para obtener energía y exhalan CO₂, que regresa al aire.
- Descomposición: los hongos y bacterias descomponen los restos y liberan CO₂, y en ambientes sin oxígeno, metano (CH₄).
- Combustión y volcanes: los incendios, la quema de combustibles y las erupciones volcánicas también liberan CO₂.
- Depósitos: parte del carbono queda guardado durante millones de años en el carbón mineral, el petróleo, el gas natural, las rocas calizas, los suelos, las turberas y el fondo del mar.
El ciclo del nitrógeno
Aunque el aire está lleno de nitrógeno (N₂), ni las plantas ni los animales pueden usarlo así. Dependen de bacterias que lo transforman.
| Etapa | Qué pasa | Quién lo hace |
|---|---|---|
| Fijación | El N₂ del aire se convierte en amoniaco y amonio (NH₄⁺) | Bacterias fijadoras del suelo y de las raíces de leguminosas (frijol, alfalfa); también los rayos |
| Nitrificación | El amonio se transforma en nitritos (NO₂⁻) y luego en nitratos (NO₃⁻) | Bacterias nitrificantes |
| Asimilación | Las plantas absorben nitratos y amonio por la raíz y fabrican proteínas; los animales las obtienen al comer | Plantas y animales |
| Amonificación | Los restos, la orina y las heces se descomponen y el nitrógeno vuelve al suelo como amonio | Hongos y bacterias descomponedoras |
| Desnitrificación | Los nitratos se convierten otra vez en N₂, que regresa a la atmósfera | Bacterias desnitrificantes |
Nota: el libro tiene dos confusiones en este ciclo. Dice que las bacterias fijadoras producen directamente “nitratos, nitritos y amonio”: la fijación produce amonio, y los nitritos y nitratos aparecen después, en la nitrificación. También dice que la desnitrificación transforma el amonio en N₂: en realidad transforma los nitratos.
Por eso los campesinos siembran frijol junto al maíz en la milpa: las bacterias de las raíces del frijol fijan nitrógeno y fertilizan el suelo de forma natural.
Cómo alteramos los ciclos
- Quema de combustibles fósiles (gasolina, diésel, gas, carbón): libera en pocas décadas carbono que estuvo guardado millones de años. Se acumula CO₂ en la atmósfera y aumenta el efecto invernadero.
- Deforestación: con menos árboles se absorbe menos CO₂, y al quemarlos se libera el carbono que tenían.
- Exceso de fertilizantes: los nitratos que no aprovechan las plantas llegan a ríos y lagos, donde provocan una proliferación de algas que agota el oxígeno del agua. Además, el suelo fertilizado libera óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero.
Nota: el libro escribe el óxido nitroso como “NO”. Su fórmula es N₂O; el NO es otro gas, el óxido nítrico. Además, la principal fuente humana de óxido nitroso es la agricultura (fertilizantes y estiércol), más que las fábricas.
El secuestro de carbono es el almacenamiento de carbono durante mucho tiempo en bosques, suelos y océanos. Proteger los bosques y los manglares ayuda a mantener esos “almacenes”.
Relaciona cada proceso con lo que ocurre
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| Término | Respuesta |
|---|---|
| Fotosíntesis | Las plantas toman CO₂ del aire |
| Respiración | Los seres vivos liberan CO₂ |
| Fijación del nitrógeno | Bacterias convierten N₂ en amonio |
| Nitrificación | El amonio se transforma en nitratos |
| Desnitrificación | Los nitratos regresan al aire como N₂ |
| Combustión | Quemar combustibles libera CO₂ |
Comprueba lo aprendido
1. ¿Por qué las plantas no pueden usar el nitrógeno del aire aunque haya tanto?
Porque el N₂ es muy estable y solo algunas bacterias (y los rayos) pueden romperlo y convertirlo en amonio, una forma que las plantas sí aprovechan.
2. ¿Qué relación hay entre la fotosíntesis y la respiración en el ciclo del carbono?
Son procesos opuestos: la fotosíntesis toma CO₂ del aire y lo convierte en glucosa; la respiración usa la glucosa y devuelve CO₂ al aire.
3. ¿Por qué quemar petróleo altera el ciclo del carbono si el carbono “ya existía”?
Porque ese carbono estaba guardado fuera del ciclo desde hace millones de años; al quemarlo, se libera muy rápido y las plantas y el océano no alcanzan a absorberlo todo.
Practica con los ejercicios de esta unidad:
Temas relacionados: calentamiento global, redes y pirámides tróficas y ciclos biogeoquímicos (preparatoria).
Referencias
- Secretaría de Educación Pública (2025). Colección Ximhai. Saberes y pensamiento científico. Primer grado. SEP, pp. 205-211.
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología. 7.ª ed. Editorial Médica Panamericana.
- Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (2021). Cambio climático 2021: bases físicas. IPCC.
¿Te quedó alguna duda?
Repasa el tema en el curso de Saberes y pensamiento científico 1 o mira las explicaciones en video de nuestro canal.
