16.4B: El Ciclo del Carbono

El ciclo del carbono describe el flujo de carbono de la atmósfera a las biosferas marinas y terrestres, y a la corteza terrestre.

Objetivos de aprendizaje

• Esbozar el flujo de carbono a través de la biosfera y la materia abiótica en la tierra

Puntos Clave

• El carbono atmosférico suele estar en forma de CO ₂. El dióxido de carbono es convertido en carbono orgánico a través de la fotosíntesis por productores primarios como plantas, bacterias y algas.
• Algo de carbono orgánico se devuelve a la atmósfera como CO ₂ durante la respiración. El resto del carbono orgánico puede circular de organismo a organismo a través de la cadena alimentaria. Cuando un organismo muere, es descompuesto por bacterias y su carbono es liberado a la atmósfera o al suelo.
• El carbono también se encuentra en la corteza terrestre, principalmente como piedra caliza y kerogens.

Términos Clave

• litosfera: La capa externa rígida, mecánicamente fuerte, de la tierra; dividida en doce placas tectónicas principales.
• quimioautótrofico: Un organismo que obtiene su nutrición a través de la oxidación de compuestos no orgánicos (u otros procesos químicos); a diferencia del proceso de fotosíntesis.
• ciclo del carbono: El ciclo físico del carbono a través de la biosfera, geosfera, hidrosfera y atmósfera de la Tierra que incluye procesos como la fotosíntesis, descomposición, respiración y carbonificación.

El ciclo del carbono describe el flujo de carbono entre la biosfera, la geosfera y la atmósfera, y es esencial para mantener la vida en la tierra.

Figura: El ciclo del carbono: El ciclo del carbono describe el flujo de carbono entre la atmósfera, la biosfera y la geosfera.

Dióxido de Carbono Atmosférico: El carbono en la atmósfera terrestre existe en dos formas principales: dióxido de carbono y metano. El dióxido de carbono sale de la atmósfera a través de la fotosíntesis, ingresando así a las biosferas terrestres y marinas. El dióxido de carbono también se disuelve directamente de la atmósfera en cuerpos de agua (océanos, lagos, etc.), además de disolverse en la precipitación a medida que las gotas de lluvia caen a través de la atmósfera. Cuando se disuelve en agua, el dióxido de carbono reacciona con las moléculas de agua y forma ácido carbónico, lo que contribuye a la acidez del océano. La actividad humana en los últimos dos siglos ha incrementado significativamente la cantidad de carbono en la atmósfera, principalmente en forma de dióxido de carbono, tanto modificando la capacidad de los ecosistemas para extraer dióxido de carbono de la atmósfera como emitiéndolo directamente, por ejemplo, quemando combustibles fósiles y fabricando concreto.

Biosfera Terrestre: La biosfera terrestre incluye el carbono orgánico en todos los organismos terrestres, tanto vivos como muertos, así como el carbono almacenado en los suelos. Aunque la gente suele imaginar a las plantas como la parte más importante del ciclo del carbono terrestre, microorganismos como las algas unicelulares y las bacterias quimioautotróficas también son importantes para convertir el CO ₂ atmosférico en carbono terrestre. El carbono se incorpora a los seres vivos como parte de moléculas orgánicas, ya sea a través de la fotosíntesis o por animales que consumen plantas y algas. Parte del carbono en los seres vivos se libera a través de la respiración, mientras que el resto permanece en el tejido. Una vez que los organismos mueren, las bacterias descomponen sus tejidos, liberando CO ₂ de nuevo a la atmósfera o al suelo.

Biosfera Marina: El ciclo del carbono en la biosfera marina es muy similar al del ecosistema terrestre. El CO ₂ se disuelve en el agua y las algas, plantas y bacterias lo convierten en carbono orgánico. El carbono puede transferirse entre organismos (de productores a consumidores). Sus tejidos son finalmente degradados por bacterias y el CO ₂ es liberado de nuevo en el océano o la atmósfera.

NASA | Un año en la vida del CO2 de la Tierra: Un modelo de computadora de ultra alta resolución de la NASA ha dado a los científicos una nueva mirada impresionante sobre cómo el dióxido de carbono en la atmósfera viaja por todo el mundo. Plumas de dióxido de carbono en la simulación se arremolinan y cambian a medida que los vientos dispersan el gas de efecto invernadero lejos de sus fuentes. La simulación también ilustra diferencias en los niveles de dióxido de carbono en los hemisferios norte y sur y distintas oscilaciones en las concentraciones globales de dióxido de carbono a medida que el ciclo de crecimiento de plantas y árboles cambia con las estaciones. La visualización de dióxido de carbono fue producida por un modelo informático llamado GEOS-5, creado por científicos de la Oficina Global de Modelado y Asimilación del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. La visualización es producto de una simulación llamada “Nature Run”. The Nature Run ingiere datos reales sobre las condiciones atmosféricas y la emisión de gases de efecto invernadero y partículas tanto naturales como artificiales. Luego se deja que el modelo funcione por sí solo y simule el comportamiento natural de la atmósfera terrestre. Esta Nature Run simula de enero de 2006 a diciembre de 2006. Si bien los científicos de Goddard trabajaron internamente con una versión “beta” de Nature Run durante varios años, lanzaron esta versión actualizada y mejorada a la comunidad científica por primera vez en el otoño de 2014.

Carbono geológico: La corteza terrestre también contiene carbono. Gran parte del carbono de la tierra se almacena en el manto, y ha estado allí desde que se formó la tierra. Gran parte del carbono en la litosfera terrestre (alrededor del 80%) se almacena en piedra caliza, la cual se formó a partir del carbonato de calcio de las conchas de animales marinos. El resto del carbono en la superficie terrestre se almacena en Kerogens, los cuales se formaron a través de la sedimentación y entierro de organismos terrestres bajo altas temperaturas y presiones.