Ciclo del Carbono: ¿Qué es? [Características, Etapas e Importancia]

 

¿Qué es el ciclo del carbono?

El carbono es un elemento químico no metálico muy prolífico en la corteza terrestre y que, de hecho, está presente en todos los seres vivos.

Después del hidrógeno, helio, y oxígeno, es el más abundante de los elementos naturales disponibles en la naturaleza. Tiene cuatro electrones que forman enlaces químicos tetravalentes.

Aparece en forma simple sobre la faz de la Tierra, como carbón o diamantes, también como compuestos inorgánicos como dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), pero también figura en compuestos orgánicos como la biomasa que procede de la materia de los seres vivos.

¿Cuáles son sus características principales?

Es muy versátil, porque sus átomos son capaces de combinarse con muchos bioelementos que son base la primordial de las moléculas de los seres vivos, porque es un constituyente fundamental del ADN y de los aminoácidos que originan las proteínas, así como de compuestos como los ácidos grasos.

hidrosferaOpera en un ciclo biogeoquímico vital donde  muchos organismos intercambian constantemente carbono,  gracias a una serie de reacciones que ocurren entre la biosfera (suma de ecosistemas del planeta) la litosfera (capa superficial de la tierra) la hidrosfera (aguas superficiales y profundas del planeta) y la atmósfera (aire).

Este proceso de transformación constante permite que el carbono vaya de la atmósfera (como dióxido de carbono, o CO2) a los seres vivos, y viceversa.

En los combustibles fósiles como el petróleo, gas natural o carbón, abunda el carbono.

¿Cuáles son las reservas de carbono?

Se le  consigue disponible prácticamente en todas partes.  Veamos.

Atmósfera terrestre

ozono atmósfera y ciclo del carbonoEn la atmósfera, la capa terrestre de la Tierra, está presente el 0,001% del carbono global del planeta en forma de dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4).

No es tanta la concentración disponible en el aire que respiramos, pero los procesos  donde participa el carbono son imprescindibles para mantener la vida en el planeta. 

Biosfera

Según la comunidad científica, esta zona de la Tierra donde funciona la vida, concentra unos  dos tercios del carbono total alojado en la materia orgánica viva y la biomasa o materia muerta,  participando en todos los procesos bioquímicos celulares de los seres vivos, incluidos los humanos.

Asimismo, los bosques alojan en la madera de sus troncos grandes concentraciones de carbono, porque lo toman de la atmósfera durante la etapa de crecimiento.

Sabías qué...
Un árbol contiene aproximadamente un 20% de carbono disponible del total de su peso, solo en la madera. De allí que la madera sea una gran fuente de energía usada por el hombres desde hace millones de años.

Suelos

ciclo del carbono Los suelos, por su parte, guardan un tercio del carbono disponible en formas inorgánicas,  como el carbonato de calcio. Su interacción con la atmósfera es total y determinante para cumplir el ciclo de la vida.

El carbono disponible en el suelo es tres veces superior que el almacenado en la atmósfera y cuatro veces más elevado que todo lo disponible en las plantas industriales de biomasa. Y se potencia mucho más cuando interactúa con la atmósfera.

Opera, del mismo modo, como  una especie de sumidero que absorbe el exceso de CO2  que se halla en la atmósfera, contribuyendo de esa forma a reducir el calentamiento global.

Cuando se habla de suelos ricos en humus o materia orgánica, suelos de calidad, se habla también de suelos que contienen mucho carbono.

Los océanos

Mar hidrosferaEn el caso de los mares y océanos, se ha establecido que  alojan el 0,05% del carbono total disponible de la Tierra,  presentándose como bicarbonato que al combinarse con el calcio forma la roca caliza y el carbonato de calcio que se consigue en el fondo marino.

Pero por encima de los suelos, los océanos son el sumidero más grandioso de carbono del globo terráqueo, ya que absorben cerca del 50% de todo el carbono de origen atmosférico, aunque esto ha traído mayores niveles de acidez a las aguas, afectándose con ello la biodiversidad marina.

Sedimentos de origen geológico

Sin duda alguna,  los sedimentos acumulados en las entrañas de la litosfera, son el mayor depósito de carbono de todo el planeta  y puede tener un origen inorgánico, fundamentalmente en forma de rocas calizas, en una proporción estimada hasta ahora en un 90%.

Contaminación de SueloEl resto está mezclado con desechos orgánicos presentes en rocas sedimentarias, desde hace millones de años, a causa de sedimentos de la biomasa que quedaron sepultados y sometidos a grandes presiones y temperaturas elevadas.

Un aporte de estos  querógenos formados son combustibles fósiles como el petróleo, gas natural y carbón. 

¿Cómo sucede el ciclo del carbono?

Con el carbono ocurren en verdad procesos complejos, ya que muchas de  las reacciones químicas de la naturaleza donde está presente este elemento,  suceden en forma simultánea.

Veamos entonces por partes.

Dióxido de carbono en la atmósfera

gas natural combustibles fósilesEn la atmósfera,  existe una abundante presencia de dióxido de carbono. 

De hecho, se le considera un muy buen depósito de carbono, aunque en los océanos hay cuatro veces más carbono disponible que en el aire.

El CO2 es un desecho producido por la respiración de todo ser vivo del planeta y también se fabrica artificialmente en procesos de quema de combustibles fósiles altamente contaminantes que alteran la composición de la atmósfera.

En algunos procesos de naturaleza geológica, como las temidas erupciones volcánicas, se generan igualmente emisiones de grandes cantidades de carbono, pero en forma de dióxido de carbono, por lo que también son muy contaminantes y nocivas para el aire que respiramos.

Fotosíntesis de las plantas

Del mismo modo, tenemos el singular proceso de fotosíntesis capitalizado en forma exclusiva por las plantas, seres vivos maravillosos que absorben todo el CO2 que necesitan con la ayuda de las estomas de sus hojas, a fin de producir oxígeno para la vida.

EL CO2 absorbido por la planta se mezcla  con el agua que ella chupa de la tierra y es sintetizado por la clorofila  para producir azúcares, que también serán procesados en complejos compuestos de carbono en sus tejidos, a fin de producir energía.

¿Qué ocurre después?

Pues que una parte de ese CO2 retorna a la atmósfera como desecho eliminado por la respiración vegetal, otra parte se fija en los suelos y si un animal (hervíboro) se alimenta de la planta involucrada en ese proceso de fotosíntesis, también se llevará su cuota de compuestos de carbono en forma gratuita.

Este animal también exhalará desechos del intercambio de gases, incluido el dióxido de carbono.

Pero más adelante se convertirá en materia orgánica, al ser presa fácil de un animal carnívoro superior de la cadena trófica que engulle su carne, asimilando gran cantidad de nutrientes indispensables para crecer y sobrevivir.

heterófrodos ecosferaEstos carnívoros, por supuesto, también entregan su cuota de dióxido de carbono a la atmósfera, porque  ningún ser vivo abandona esta intrínseca tarea de vida. 

Cuando estos seres carnívoros fallecen,  sus cuerpos inertes son atacados por pequeños organismos descomponedores  como las bacterias y los hongos, quienes se nutren de estos organismos podridos y disuelven algunas de sus partes, que nutren el suelo.

Aquí también  se libera más dióxido de carbono que las raíces de las plantas circundantes aprovecharán,  cumpliéndose así en forma permanente un ciclo indispensable para que las plantas trabajen en la fotosíntesis y liberen otra vez dióxido de carbono, a fin de que el ciclo jamás se detenga.

Por lo tanto:
ecosferaA este proceso se le llama ciclo rápido del carbono o ciclo biológico, porque existe un intercambio entre los seres vivos, el aire, los suelos, y el agua, donde participan todos los estamentos de la cadena trófica.

Otra forma de producir dióxido de carbono ocurre en los mares y océanos. Las conchas de especies marinas son ricas en carbonato de calcio, que se convierte en una roca caliza cuando estos animalitos mueren.

Pero si esta formación rocosa entra en contacto con el aire, se degrada y liberará dióxido de carbono.

También se produce mucho dióxido de carbono con  la quema de combustibles fósiles usados como materia prima  por el ser humano para producir energía, especialmente eléctrica o térmica.

aumento temperaturas cambio climáticoSin embargo esta actividad es la principal responsable del cambio climático, porque ha excedido niveles soportables por la atmósfera de este gas de efecto invernadero, recalentando la Tierra de forma muy peligrosa para la vida.

Los combustibles fósiles son restos de materia orgánica altamente energéticos que permanecen durante millones de años atrapados bajo capas muy profundas de la tierra, en forma de petróleo, gas natural o carbón.

Y también se consigue entre roca caliza y arrecifes de coral.

¿Cuál es la importancia del ciclo del carbono para la Tierra?

Sin exageración alguna, el ciclo de carbono es crucial para la vida de todos los organismos que integran los ecosistemas del planeta, incluidos seres humanos, porque es un componente vital de la materia.

radiación solarDel mismo modo, en concentraciones normales en la atmósfera, el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que influye en el clima de manera determinante, porque tiene la misión de atrapar una parte de la radiación procedente de los rayos solares, enfriando el planeta hasta una temperatura agradable constante y conveniente para el  funcionamiento idóneo de los ecosistemas. 

El problema es que ha sido satanizado, porque este gas de  efecto invernadero se considera protagonista principal del cambio climático,  toda vez que se libera en emisiones no controladas, por culpa de la utilización de combustibles fósiles como materia prima, en procesos industriales de todo tipo desarrollados por el ser humano, el gran culpable  de este desequilibrio ambiental. 

 

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