Ciclos del agua y del fósforo
Objetivo. Comparar los ciclos del agua y del fósforo, identificando sus reservas, rutas de circulación y el rol de los seres vivos, para comprender la unidad materia–vida en el ecosistema.
para partir
El Servicio Geológico de Estados Unidos calcula que más del 96% del agua del planeta es salada, y que del agua dulce que queda más del 68% está congelada en glaciares y otro 30% escondida bajo tierra. Al mismo átomo de agua que hoy sale de tu llave le tocó antes estar en una nube, en un río y quizás dentro de otro ser vivo. Hoy seguimos ese recorrido y lo comparamos con el del fósforo, que viaja mucho más lento porque no tiene fase gaseosa.
Todo en un ecosistema está conectado por el movimiento de la materia. El agua y el fósforo son dos ejemplos que viajan una y otra vez entre el ambiente y los seres vivos. Hoy vamos a compararlos: dónde se guardan, por dónde circulan y qué papel juegan los organismos vivos en cada viaje.
¿Qué es un ciclo biogeoquímico?
Un ciclo biogeoquímico es el recorrido que hace un elemento químico entre los componentes vivos (bio) y no vivos (geo) de un ecosistema. La materia no se crea ni se destruye: se recicla constantemente.
Cada ciclo tiene tres ideas clave:
- Reservas (o reservorios): dónde se acumula el elemento (océanos, rocas, atmósfera…).
- Rutas de circulación: los procesos que lo mueven de una reserva a otra.
- Rol de los seres vivos: cómo plantas, animales y microorganismos capturan y liberan el elemento.
El ciclo del agua
El agua circula impulsada por la energía del Sol y la gravedad. Su gran reserva son los océanos (más del 97% del agua del planeta).
Rol de los seres vivos: las plantas absorben agua por las raíces y la liberan a la atmósfera por transpiración; los animales la incorporan al beber y la devuelven al respirar y excretar.
Es la pérdida de agua en forma de vapor a través de los estomas de las hojas. Un árbol grande puede transpirar cientos de litros de agua al día, aportando humedad al aire.
El ciclo del fósforo
A diferencia del agua, el fósforo no tiene fase gaseosa importante: casi no pasa por la atmósfera. Su gran reserva son las rocas y los sedimentos. Por eso es un ciclo lento y sedimentario.
Rol de los seres vivos: las plantas absorben fosfato disuelto en el suelo; los animales lo obtienen al comer plantas; y los descomponedores devuelven el fósforo al suelo cuando los organismos mueren.
De la meteorización: el desgaste físico y químico de las rocas por efecto del agua, el viento y los cambios de temperatura, que ocurre a lo largo de miles o millones de años. Por eso el ciclo del fósforo es tan lento comparado con el del agua.
La etapa marina: el fósforo no se queda en la tierra
El ciclo del fósforo no termina en el suelo. Parte del fosfato es arrastrado por escorrentía y erosión hasta ríos, lagos y el océano. Allí lo incorporan las algas y el fitoplancton, que son consumidos por el zooplancton, los peces y los moluscos. Con el tiempo, una fracción se sedimenta en el fondo marino y puede volver a formar roca fosfatada, cerrando un ciclo que dura escalas de tiempo geológicas.
Hay un atajo biológico sorprendente que conecta el mar de vuelta con la tierra: aves marinas como el guanay y el alcatraz se alimentan de esos peces e invertebrados, y luego depositan sus excrementos, el guano, en islas y costas. El guano es riquísimo en fosfato y durante el siglo XIX fue explotado como fertilizante a gran escala en Chile y Perú. Al día de hoy, el ser humano también extrae fósforo directamente de yacimientos de roca fosfatada para fabricar fertilizantes agrícolas, acelerando artificialmente un ciclo que de forma natural es extremadamente lento.
Cuando el ciclo se desequilibra: la eutrofización
Es común pensar que, si el fósforo es un nutriente esencial, más fertilizante siempre significa más vida. Pero un exceso de fosfato que llega a un río o lago por escorrentía agrícola dispara un problema conocido como eutrofización.
La secuencia es la siguiente: el exceso de fosfato provoca una explosión en el crecimiento de algas y cianobacterias (una floración algal). Esa capa de algas termina muriendo y hundiéndose, y ahí es donde ocurre lo crítico: bacterias descomponedoras consumen esa materia orgánica muerta y, en el proceso, agotan el oxígeno disuelto en el agua. El resultado es una zona hipóxica (con muy poco oxígeno) donde peces y otros organismos acuáticos mueren asfixiados, no envenenados por el fósforo en sí.
El fósforo es un nutriente, no un veneno. Los peces no mueren por contacto con el fosfato, sino porque la descomposición bacteriana de la floración algal consume el oxígeno que ellos necesitan para respirar. Es un efecto indirecto, mediado por la cadena de descomposición.
¿Cuál es la principal reserva de fósforo en el planeta?
El ciclo del agua es impulsado principalmente por la energía del Sol.
Completa las diferencias entre ambos ciclos:
El ciclo del agua tiene una fase importante, mientras que el ciclo del fósforo es principalmente . En ambos, los reciclan la materia hacia el ambiente.
Empareja cada proceso con el ciclo o concepto correcto:
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Observa ambos diagramas (Fig. 1 y Fig. 2). ¿Por qué el ciclo del fósforo es mucho más lento que el del agua? Menciona al menos dos razones.
Una planta de tratamiento libera 0,5 mg de fósforo por litro de agua y descarga 20.000 litros al día a un lago. ¿Cuántos gramos de fósforo llegan al lago en una semana?
- Fósforo por día = 0,5 mg/L × 20.000 L = 10.000 mg/día.
- Convertir a gramos: 10.000 mg ÷ 1000 = 10 g/día.
- En una semana (7 días): 10 g/día × 7 = 70 g.
Resultado: 70 gramos de fósforo por semana
Completa el recorrido del fósforo en su etapa marina:
El fosfato que llega al mar por escorrentía es incorporado por las , que forman la base de la cadena trófica marina. Aves como el se alimentan de peces que comieron ese fosfato, y devuelven el fósforo a tierra firme a través de su excremento, llamado . Por eso el guano fue usado históricamente como .
Un agricultor aplica fertilizante fosfatado en exceso cerca de un río. Semanas después, el agua se cubre de una densa capa verde de algas y, poco después, aparecen peces muertos en la orilla. ¿Cuál es la explicación correcta de la muerte de los peces?
Compara la Fig. 2 (diagrama simplificado visto al inicio de la clase) con la Fig. 3 (diagrama del CCH-UNAM). ¿Qué etapa del ciclo del fósforo aparece en la Fig. 3 pero no en la Fig. 2? Describe cómo el guano conecta esa etapa de vuelta con la tierra.
síntesis
Para cerrar
Los ciclos biogeoquímicos muestran que la materia se recicla sin cesar entre el ambiente y los seres vivos. El agua circula rápido, impulsada por el Sol, con una gran reserva en los océanos. El fósforo circula lento, guardado en las rocas, sin fase gaseosa. En ambos, la vida (plantas, animales y descomponedores) es parte esencial del recorrido.
Piensa sobre tu aprendizaje
- ¿Qué idea de esta clase te costó más entender y por qué?
- Si tuvieras que explicarle a un compañero la diferencia entre ambos ciclos en una frase, ¿qué dirías?
- ¿Dónde ves estos ciclos en tu vida diaria?
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile (2019). Programa de Estudio Biología, 1° Medio.
- 02USGS Water Science School. El ciclo del agua. https://www.usgs.gov
- 03Campbell, N. et al. (2021). Biología. Editorial Médica Panamericana.
- 04Colegio de Ciencias y Humanidades, UNAM. Ciclo del fósforo. https://e1.portalacademico.cch.unam.mx
- 05Khan Academy. El ciclo del fósforo. https://es.khanacademy.org