Un ciclo biogeoquímico es el recorrido cerrado que sigue un bioelemento a través del ecosistema, pasando alternativamente de la materia inorgánica del medio —la atmósfera, el suelo o el agua— a la materia orgánica de los seres vivos y de nuevo al medio.
Su existencia se explica porque, a diferencia de la energía, que fluye en un solo sentido y acaba disipándose como calor, la materia no se pierde: los mismos átomos se reutilizan indefinidamente. Los productores incorporan el elemento en forma inorgánica, los consumidores lo obtienen al alimentarse de ellos y los descomponedores lo devuelven al medio al degradar los restos orgánicos, cerrando así el ciclo. Los principales son los del carbono, el nitrógeno, el fósforo, el azufre y el agua.
Las bacterias descomponedoras, como las de los géneros
,
y
, que degradan la materia orgánica de los cadáveres y de los excrementos y liberan al suelo los compuestos minerales.
Los hongos saprófitos, como los mohos de los géneros
,
o
, que actúan del mismo modo por digestión externa, secretando enzimas al sustrato y absorbiendo después los productos; son especialmente importantes en la degradación de la celulosa y la lignina de los restos vegetales.
Los organismos fotoautótrofos, que emplean la energía de la luz: las plantas, las algas —incluido el fitoplancton, responsable de una parte muy considerable de la producción primaria del planeta— y las cianobacterias.
Los organismos quimioautótrofos, que obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos: las bacterias nitrificantes
y
en el ciclo del nitrógeno, las sulfobacterias en el del azufre y las ferrobacterias en el del hierro. Su papel es decisivo, porque transforman los compuestos minerales en las formas que las plantas pueden absorber.
Se representa el ciclo del nitrógeno:
El ciclo se cierra por dos vías. Los restos orgánicos de plantas y animales son degradados por las bacterias y los hongos descomponedores, que devuelven el nitrógeno al suelo como amoniaco: es la amonificación. Y las bacterias desnitrificantes, en suelos encharcados y sin oxígeno, reducen los nitratos y nitritos hasta
, que vuelve a la atmósfera: es la desnitrificación.