Ciclo del carbono: qué es, etapas y sus características
¿Qué es el ciclo del carbono?
El ciclo del carbono se refiere a la circulación del carbono desde la atmósfera a través de los océanos, la superficie y las profundidades terrestres, hasta volver nuevamente a la atmósfera.
La palabra “ciclo” significa círculo, es decir, un movimiento o proceso que concluye en el mismo lugar en que comenzó.
Existen dos ciclos del carbono.
- El ciclo biológico: es el más importante, porque es el que sustenta toda la vida sobre la Tierra. Se completa al cabo de 20 años, lo que quiere decir que ese es el tiempo que tarda todo el carbono de la atmósfera en descender a los océanos y la tierra y regresar a la atmósfera.
- El ciclo geológico: también conocido como ciclo biogeoquímico. Se refiere a la circulación del carbono entre las capas de la litosfera, bajo la superficie terrestre. Dura millones de años en completarse y está relacionado con la formación de rocas y fósiles.
La cantidad total del carbono existente en el planeta siempre permanece igual.
¿Qué es el carbono?
El carbono es un elemento químico identificado en la tabla periódica con el símbolo C. Su número atómico es 6 y su masa atómica es de 12,0111 gramos.
Hay dos razones por las cuales el carbono es un elemento especial. La primera es que puede formar una enorme cantidad de componentes. En la actualidad se conocen alrededor de un millón, y la cifra crece año tras año.
La gran mayoría de estos componentes los forma al combinarse con el hidrógeno (H); el conjunto de los componentes formados sobre la base del carbono y el hidrógeno (CH) se conoce como química orgánica.
La segunda razón es que el carbono es un elemento imprescindible para la vida. Sin su presencia, el ADN nunca llegaría a formarse.
Ciclo biológico del carbono
El carbono en la atmósfera
En la atmósfera el carbono está presente en forma de dióxido de carbono y, en una medida mucho menor, metano.
Estos compuestos retienen calor de manera natural; pero si la cantidad en la atmósfera aumenta excesivamente como consecuencia de la actividad industrial, entonces comienzan a retener demasiado calor y producen el efecto invernadero, una de las principales causas del cambio climático.
El carbono abandona la atmósfera mediante dos vías: la respiración y la fotosíntesis (en la biosfera), y al disolverse en las aguas oceánicas, los ríos y los lagos (hidrosfera).
El carbono en la hidrosfera
Las masas y corrientes de agua absorben el dióxido de carbono durante los períodos de descenso de la temperatura, y lo devuelven a la atmósfera cuando el calor se incrementa.
Al ser absorbido, el carbono reacciona con el agua para formar ácido carbónico, responsable de la acidificación de los océanos.
Las grandes masas de agua son los mayores depósitos de carbono del planeta.
El carbono en la biosfera
La biosfera es donde se desarrollan los seres vivos. Estos absorben y devuelven el carbono por medio de tres procesos: la fotosíntesis, la respiración y la descomposición.
La fotosíntesis
En este proceso, las plantas verdes (que contienen clorofila) y las algas toman energía solar y el dióxido de carbono de la atmósfera y los convierten en oxígeno y carbohidratos.
El oxígeno es liberado para permitir la respiración de animales y seres humanos. Los carbohidratos, por su parte, son compuestos nutritivos imprescindibles para el crecimiento de las plantas y los demás seres vivos.
Los carbohidratos pasan de las plantas a los animales a través de la alimentación: las primeras son consumidas por los herbívoros (vacas, ovejas, cabras, venados, etc.) y estos, a su vez, por los carnívoros (leones, tigres, lobos, etc.).
Respiración
Es el proceso inverso a la fotosíntesis; lo realizan tanto las plantas como los animales.
Las plantas reabsorben el oxígeno que habían liberado en la fotosíntesis y, durante la noche, liberan dióxido de carbono a la atmósfera.
Algo similar hacen los animales y seres humanos: toman el oxígeno al aspirar y devuelven dióxido de carbono con la expiración.
Descomposición
Es el producto de la acción de los descomponedores (microorganismos como bacterias y hongos) sobre los desechos animales, restos vegetales y de organismos muertos.
Durante la descomposición se produce carbono en forma de dióxido de carbono, el cual regresa a la atmósfera.
Producto de la descomposición es el carbono orgánico, que durante millones de años se ha ido acumulando en la corteza terrestre (litosfera) en forma de combustibles fósiles, coral y piedra caliza.
Otros fenómenos que afectan el ciclo del carbono
Incendios y volcanes
Algunos incendios forestales son de grandes magnitudes: duran varios días y calcinan enormes extensiones de terreno, matando un gran número de plantas y animales.
Estos organismos calcinados comienzan a descomponerse y a producir dióxido de carbono que sube a la atmósfera. Asimismo, los volcanes, al hacer erupción, expulsan una inmensa cantidad de este mismo gas.
La industria y los vehículos
Sin duda, el vertiginoso desarrollo industrial que ha experimentado la humanidad durante los últimos dos siglos tiene una importante influencia en el ciclo del carbono.
En la actualidad, las fábricas generan dióxido de carbono de manera masiva, lo cual está saturando la atmósfera y agravando el efecto invernadero.
Algo similar sucede con los vehículos. Estos funcionan con gasolina, que es un combustible fósil compuesto de carbono; al quemarlo, dejan salir dióxido de carbono a través del tubo de escape.
Ciclo geológico del carbono
Mientras que el ciclo biológico se completa cada 20 años, al geológico le toma millones de años. Este ciclo está profundamente relacionado con el funcionamiento mismo de la Tierra, y se puso en marcha desde los primerísimos tiempos del planeta, hace unos 4.500 millones de años.
La formación de carbonatos
Como explicábamos anteriormente, al disolverse en las grandes masas y corrientes de agua, el dióxido de carbono forma ácido carbónico.
Este compuesto eventualmente es transportado hacia zonas costeras, donde entra en contacto con el calcio y el magnesio de la corteza terrestre y produce carbonatos.
La acción erosiva de la lluvia y el viento arrastra los carbonatos de vuelta al océano, en cuyo fondo se acumulan en capas, o son consumidos por organismos marinos que más tarde morirán y se descompondrán en el fondo del mar.
Estos carbonatos se acumulan en el lecho oceánico durante miles de años y forman rocas calizas.
La subducción
Las rocas calizas son empujadas hacia el manto terrestre debido al fenómeno conocido como subducción, que consiste en que una placa tectónica se coloca por debajo de otra.
En el manto terrestre, las rocas calizas son sometidas a muy altas temperaturas y presiones, por lo cual se derriten y, al entrar en contacto con otros compuestos químicos, liberan dióxido de carbono. La mayor parte de este último es devuelto a la atmósfera a través de erupciones volcánicas.
Referencias
- (2004). Carbon. McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science & Technology.
- (2010). Ciclo del carbono. Britannica Eciclopedia Moderna.
- Santías Dema, I. (2020). El ciclo del carbono: qué es, cómo funciona y su importancia. Tomado de ecologiaverde.com.
- Zita, A. (2020). Ciclo del carbono. Tomado de todamateria.com.