Los ciclos del fósforo y del azufre: eutrofización y lluvia ácida

Esta lección es parte de Temario de Biología de Undécimo año Lección 12 de 20

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 11 min de lectura

El fósforo está en tus huesos y en cada una de tus células; el azufre, en muchas de tus proteínas. Ninguno de los dos es tan famoso como el carbono o el nitrógeno, pero ambos tienen su propio ciclo, y cuando los alteramos aparecen problemas muy visibles: lagunas cubiertas de algas verdes o lluvia ácida que daña la vegetación y corroe los metales.

En esta lección vas a estudiar el ciclo del fósforo y el papel de los microorganismos en la dinámica de los fosfatos, por qué el fósforo puede limitar la productividad de un ecosistema, qué es la eutrofización, cómo circula el azufre y cómo se forma la lluvia ácida.

Definición

El ciclo del fósforo y el ciclo del azufre son ciclos biogeoquímicos: describen cómo estos elementos pasan de las rocas, el suelo, el agua y, en el caso del azufre, también de la atmósfera, a los seres vivos, y cómo regresan al ambiente.

El fósforo en los seres vivos#

Según MedlinePlus, la principal función del fósforo en el cuerpo humano es formar los huesos y los dientes, donde está la mayor parte; además, está presente en cada célula y ayuda a producir ATP, la molécula con la que las células almacenan energía. El fósforo forma también, como grupo fosfato, el «esqueleto» de las moléculas de ADN y ARN, y los fosfolípidos de las membranas celulares. Las plantas lo necesitan para crecer, y lo toman del suelo en forma de fosfato disuelto (sobre todo los iones H₂PO₄⁻ y HPO₄²⁻).

El ciclo del fósforo: lento y sin gas#

De la roca al suelo: el gran reservorio de fósforo son las rocas y los sedimentos. La lluvia, el calor, las raíces y los microorganismos desgastan las rocas (meteorización) y liberan fosfato al suelo y al agua.
Del suelo a los seres vivos: las plantas y las algas absorben el fosfato y lo incorporan a sus moléculas; los consumidores lo obtienen al comerlas.
De regreso al suelo: los desintegradores liberan el fosfato de restos, heces y orina, y queda otra vez disponible para las raíces.
Hacia el mar: según el USGS, el fósforo tiende a pegarse a las partículas del suelo, y la erosión es una de las principales vías por las que llega a los ríos. Finalmente se deposita en los sedimentos de lagos y océanos.
De vuelta a la roca: en millones de años, los sedimentos se convierten en roca, los movimientos de la corteza terrestre la levantan y la meteorización reinicia el ciclo.

A diferencia del carbono y del nitrógeno, el fósforo no tiene una forma gaseosa importante en la atmósfera, así que no circula por el aire como gas, a la manera del CO₂ o del N₂. Su ciclo es lento: el fósforo que la erosión lleva al mar tarda muchísimo en volver a tierra firme.

La dinámica de los fosfatos depende de los microorganismos#

Mineralización: bacterias y hongos descomponen la materia orgánica y separan el fosfato que contiene.
Solubilización: algunos microorganismos liberan ácidos que disuelven fosfatos minerales poco solubles. La FAO destaca que los organismos del suelo son capaces de transformar materiales insolubles en nutrientes para las plantas.
Micorrizas: hongos que viven asociados a las raíces extienden sus filamentos por el suelo y ayudan a la planta a absorber fosfato; a cambio, reciben azúcares.
Inmovilización: los microorganismos también absorben fosfato para sí mismos y lo retienen hasta que mueren y se descomponen.

Como el fosfato se une a las partículas del suelo y circula despacio, a menudo es el nutriente que escasea. Según el USGS, el crecimiento de las algas suele estar limitado por la disponibilidad de fosfato o de nitrato. Por eso, en la agricultura se aplican fertilizantes con fósforo, y por eso también un poco de fósforo extra en un lago puede tener un efecto enorme.

La eutrofización#

El USGS describe la eutrofización como un proceso natural que resulta de la acumulación de nutrientes en lagos y otros cuerpos de agua, y que las actividades humanas aceleran al aumentar la entrada de nutrientes. Las fuentes de fósforo son los fertilizantes, el estiércol y los desechos orgánicos, la erosión del suelo y algunos detergentes, cuyo fósforo no eliminan las plantas de tratamiento de aguas convencionales. Así ocurre:

Llegan al agua más fósforo y nitrógeno de lo normal.
Las algas y las cianobacterias se multiplican y el agua se pone verde.
La capa de algas tapa la luz y las plantas sumergidas mueren.
Las algas mueren y las bacterias que las descomponen consumen el oxígeno disuelto.
El agua queda con muy poco oxígeno (hipoxia): los peces mueren o huyen y se forma una zona muerta.

Según la NOAA, la eutrofización provoca floraciones de algas nocivas, zonas muertas y muertes masivas de peces, y el USGS señala que, en agua dulce, las floraciones nocivas más frecuentes y graves suelen deberse a cianobacterias. La NOAA resume la solución así: proteger los recursos marinos empieza por buenas prácticas agrícolas y de manejo de residuos. Algunas medidas son aplicar solo el fertilizante necesario, mantener franjas de vegetación a orillas de ríos y quebradas, evitar la erosión, tratar las aguas residuales y usar detergentes sin fosfatos.

El ciclo del azufre#

El azufre forma parte de dos aminoácidos, la cisteína y la metionina, y por lo tanto de muchas proteínas. Sus reservorios son las rocas y los sedimentos (sulfatos como el yeso y sulfuros como la pirita), el océano, con mucho sulfato disuelto, y la atmósfera, donde aparece como dióxido de azufre (SO₂), sulfuro de hidrógeno (H₂S) y partículas de sulfato.

Proceso	Qué ocurre	Quién lo realiza
Asimilación	Se absorbe sulfato (SO₄²⁻) y se forman aminoácidos con azufre	Plantas y algas; los consumidores lo obtienen al comer
Descomposición	El azufre de los restos se libera como H₂S o sulfato	Bacterias y hongos desintegradores
Reducción del sulfato	Donde falta oxígeno, el sulfato se usa para respirar y se libera H₂S, con olor a huevo podrido	Bacterias sulfatorreductoras de sedimentos, pantanos y manglares
Oxidación del azufre	El H₂S y el azufre se transforman otra vez en sulfato	Bacterias oxidantes del azufre
Emisiones naturales	Salen SO₂ y H₂S a la atmósfera	Volcanes
Emisiones antropogénicas	Sale SO₂ a la atmósfera	Quema de combustibles fósiles, industrias y refinerías

Costa Rica conoce bien el azufre volcánico. En marzo de 2025, la Universidad Nacional informó que el volcán Poás expulsaba dióxido de carbono, dióxido de azufre y vapor de agua, y explicó que el dióxido de azufre de un volcán contamina el ecosistema cercano y disminuye la calidad del aire al formar niebla ácida y lluvia ácida. María Martínez, coordinadora del laboratorio de geoquímica volcánica del OVSICORI-UNA, señaló que el SO₂ es el gas más perjudicial para la salud humana, la animal y los ecosistemas. La Red Sismológica Nacional de la UCR explica que los lagos de los cráteres del Poás y del Rincón de la Vieja funcionan como un filtro que atrapa gases ácidos; si el lago del Poás se evaporara, esos gases saldrían libremente a la atmósfera y podría aumentar la lluvia ácida.

Lluvia ácida y contaminación con sulfatos#

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) explica que la lluvia ácida se forma cuando el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan en la atmósfera con el agua, el oxígeno y otras sustancias, y forman ácido sulfúrico y ácido nítrico. La mayor parte proviene de la quema de combustibles fósiles; los volcanes son una fuente natural. Los ácidos pueden caer disueltos en la lluvia, la niebla o el granizo (depósito húmedo) o como partículas y gases secos (depósito seco).

Fórmula

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃ y SO₃ + H₂O → H₂SO₄

El dióxido de azufre se oxida a trióxido de azufre, que con el agua forma ácido sulfúrico.

Según la EPA, la lluvia normal tiene un pH de alrededor de 5,6, ligeramente ácido por el dióxido de carbono disuelto, mientras que la lluvia ácida suele tener un pH entre 4,2 y 4,4. Sus efectos alcanzan a toda la red trófica: el agua ácida arrastra aluminio del suelo hacia ríos y lagos; también le quita al suelo minerales y nutrientes que los árboles necesitan; con pH 5 la mayoría de los huevos de peces no eclosiona, y aunque las ranas toleran un pH cercano a 4, los insectos de los que se alimentan pueden no sobrevivir por debajo de 5,5. Además, las partículas ácidas corroen los metales y deterioran la pintura y la piedra.

Ejemplo. ¿Cuántas veces mayor es la concentración de iones hidrógeno en una lluvia ácida de pH 4,2 que en una lluvia normal de pH 5,6?

Solución. Cada unidad de pH equivale a multiplicar por 10 la concentración de iones hidrógeno. La diferencia es 5,6 − 4,2 = 1,4 unidades, así que la lluvia ácida tiene 10^1,4 ≈ 25 veces más iones hidrógeno. Una diferencia que parece pequeña en el número representa un cambio grande en la química del agua.

Para reducir la lluvia ácida y la contaminación con sulfatos hay que emitir menos dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno: usar combustibles con menos azufre, instalar sistemas de limpieza de gases en las industrias, preferir el transporte colectivo o eléctrico y ahorrar energía.

Ponte a prueba#

¿Por qué el ciclo del fósforo es mucho más lento que los del carbono y el nitrógeno?#

Porque el fósforo no tiene una forma gaseosa importante en la atmósfera, así que no puede circular rápidamente por el aire como el CO2 o el N2. Su gran reservorio son las rocas, que liberan fosfato muy despacio al desgastarse. Además, el fósforo que la erosión lleva al mar se acumula en los sedimentos y solo vuelve a tierra firme cuando, tras millones de años, esos sedimentos se convierten en roca y se levantan.

¿Cómo ayudan los microorganismos a que el fósforo del suelo esté disponible para las plantas?#

Las bacterias y los hongos descomponen la materia orgánica y liberan el fosfato que contiene (mineralización). Algunos producen ácidos que disuelven fosfatos minerales poco solubles (solubilización). Los hongos micorrícicos, asociados a las raíces, extienden sus filamentos por el suelo y ayudan a la planta a absorber fosfato a cambio de azúcares. Sin esta actividad, buena parte del fósforo del suelo quedaría fuera del alcance de las raíces.

¿Por qué una laguna que recibe aguas con fertilizantes y detergentes puede quedarse sin peces?#

Porque esas aguas aportan fósforo y nitrógeno, nutrientes que normalmente escasean y limitan el crecimiento de las algas. Con el exceso, las algas y las cianobacterias se multiplican, tapan la luz y luego mueren. Las bacterias que las descomponen consumen el oxígeno disuelto, y el agua queda en hipoxia. Sin oxígeno suficiente, los peces mueren o huyen. Este proceso acelerado por las personas es la eutrofización.

¿Cómo se forma la lluvia ácida y por qué puede presentarse cerca del volcán Poás?#

La lluvia ácida se forma cuando el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan en la atmósfera con el agua y el oxígeno y producen ácido sulfúrico y ácido nítrico, que caen con la lluvia o la niebla. La mayor parte proviene de la quema de combustibles fósiles, pero los volcanes también emiten SO2. En 2025 el Poás expulsaba dióxido de azufre, y la UNA explicó que el dióxido de azufre de un volcán forma niebla ácida y lluvia ácida.

¿Por qué el pH de la lluvia normal es de alrededor de 5,6 y no de 7?#

Porque la lluvia, al caer, disuelve parte del dióxido de carbono del aire, que con el agua forma ácido carbónico, un ácido débil. Por eso, según la EPA, la lluvia normal es ligeramente ácida, con un pH cercano a 5,6. Se habla de lluvia ácida cuando además lleva ácido sulfúrico o nítrico y su pH baja todavía más, por lo general a valores entre 4,2 y 4,4.