Rodrigo Ricardo

El ciclo del carbono y el almacenamiento de carbono a largo plazo

Publicado el 8 septiembre, 2020

El ciclo del carbono


En el ciclo del carbono, la principal fuente de carbono está en la atmósfera.
Fuente principal de atmósfera de carbono

Quizás el ciclo biogeoquímico más estudiado es el ciclo del carbono , que, como habrás adivinado, describe las vías que toma el carbono a través de los organismos vivos y el medio ambiente. El ciclo del carbono es muy diferente del ciclo del nitrógeno o del fósforo . Una razón es que la principal fuente de carbono utilizable para las plantas es el dióxido de carbono en la atmósfera, no en el suelo, que es donde se encuentran las principales fuentes de fósforo y nitrógeno para las plantas terrestres. Dado que el dióxido de carbono es un gas que puede moverse libremente a través del aire y el agua, el ciclo del carbono es verdaderamente global.

Por el contrario, los ciclos del fósforo y el nitrógeno dependen de las concentraciones locales de nitrógeno y fósforo utilizables en el suelo o el agua. Si se cambian estos niveles locales, puede haber consecuencias importantes para el ecosistema local, pero dado que el ciclo del carbono es global, los cambios en el ciclo del carbono tienen consecuencias más globales.

Al igual que con los otros ciclos biogeoquímicos, los consumidores aún obtienen su carbono al comer otros organismos, pero nuevamente, existe una gran diferencia entre el carbono y otros elementos esenciales. La diferencia es que los organismos vivos utilizan el carbono como medio principal de almacenamiento, transferencia y uso de energía. Echemos un vistazo a cómo el uso del carbono como medio para almacenar energía afecta el ciclo del carbono. Las plantas toman dióxido de carbono atmosférico, que tiene muy poca energía potencial , y lo convierten en carbohidratos con alto contenido energético. Lo hacen a través de la fotosíntesis , que es el proceso mediante el cual los autótrofos convierten la energía luminosa en energía química. La energía también se puede almacenar en los enlaces de carbono de lípidos y proteínas.


Los organismos que utilizan el carbono como medio para almacenar energía afectan el ciclo del carbono
Carbono utilizado para almacenar, transferir y utilizar energía

Por supuesto, si los carbohidratos y otras moléculas orgánicas se utilizan para almacenar energía, tiene que haber una forma para que los organismos liberen esa energía para las funciones celulares. Este proceso en el que se usa oxígeno para convertir moléculas orgánicas en dióxido de carbono y agua y proporcionar energía a la célula se llama respiración celular . Las plantas utilizan la respiración celular para aprovechar sus reservas de energía y, de esta forma, devuelven una gran cantidad de carbono a la atmósfera en forma de dióxido de carbono. Las plantas utilizan constantemente carbono para almacenar energía mediante la formación de carbohidratos y luego los descomponen y devuelven el dióxido de carbono a la atmósfera cuando utilizan la energía. Esto da como resultado una tasa de rotación de carbono mucho más rápida en comparación con la tasa de rotación de nitrógeno y fósforo en las plantas.

Los animales dependen completamente de la respiración celular para satisfacer todas sus necesidades energéticas. Consumen plantas y otros animales y luego descomponen la mayoría de las moléculas orgánicas para producir energía a través de la respiración celular. Entonces, la mayor parte del carbono consumido por los animales se devuelve rápidamente a la atmósfera en forma de dióxido de carbono y un pequeño porcentaje se incorpora a la biomasa del propio animal. La materia animal y vegetal muerta es consumida por los detritívoros, que también pueden utilizar la respiración celular como su principal fuente de energía y liberar dióxido de carbono al aire.

Almacenamiento de carbono a largo plazo

La fotosíntesis y la respiración celular son procesos muy rápidos que están casi uniformemente equilibrados a escala global. Digo “casi” porque la tasa de fotosíntesis supera la tasa de respiración celular. Sin embargo, parte de esa diferencia se compensa con los incendios forestales que queman la materia vegetal y liberan dióxido de carbono a la atmósfera, al igual que lo hace la respiración celular. Los incendios forestales compensan la mayor parte de esa diferencia, pero no del todo. Una cantidad muy pequeña de material orgánico se entierra bajo sedimento y se extrae del ciclo de carbono a corto plazo que cicla el carbono entre los organismos vivos, la atmósfera y la superficie de los océanos. Este material orgánico enterrado puede eventualmente convertirse en combustibles fósiles, pero esa no es la única forma en que se puede eliminar el carbono del ciclo del carbono a corto plazo.


Los arrecifes de coral extraen carbono del ciclo del carbono a corto plazo para formar exoesqueletos de carbonato de calcio
Los arrecifes de coral eliminan la mayor parte del carbono del ciclo a corto plazo

Lo crea o no, en términos netos, los arrecifes de coral en realidad extraen la mayor cantidad de carbono del ciclo de carbono a corto plazo. Esto se logra mediante la formación de exoesqueletos de carbonato de calcio, que no liberan carbono de nuevo al agua, sino que permanecen en forma sólida y eventualmente forman piedra caliza. La reserva de carbono más grande del mundo se encuentra en realidad en los sedimentos de las profundidades del océano, que se estima que contienen alrededor de 50 veces el carbono que hay actualmente en la atmósfera. Es probable que la mayor parte de este carbono permanezca fuera de circulación durante millones de años. Sin embargo, la perforación de petróleo y gas natural en los últimos años ha sacado algunas reservas de carbono del almacenamiento a largo plazo y las ha vuelto a poner en circulación.

Resumen de la lección

Los organismos vivos utilizan el carbono, no solo como componente estructural, sino también como medio principal de almacenamiento, transferencia y uso de energía. Las plantas usan dióxido de carbono, que tiene muy poca energía potencial, y lo convierten en carbohidratos de alto contenido energético durante el proceso de fotosíntesis , que es el proceso mediante el cual los autótrofos convierten la energía luminosa en energía química. Para liberar esa energía, las plantas y los animales utilizan un proceso llamado respiración celular., que es el proceso en el que se utiliza oxígeno para convertir moléculas orgánicas en dióxido de carbono y agua y proporcionar energía a la célula. La respiración celular devuelve el dióxido de carbono a la atmósfera. El resultado final es que la mayor parte del dióxido de carbono fijado por los autótrofos a través de la fotosíntesis se devuelve con bastante rapidez a la atmósfera como resultado de la respiración celular.

Sin embargo, no todo el carbono se devuelve a la atmósfera de inmediato, el material orgánico muerto que queda enterrado y el carbono que se incorpora a los exoesqueletos de los corales pueden eliminarse del ciclo del carbono a corto plazo durante millones de años. Como resultado del almacenamiento a largo plazo de carbono, el porcentaje de carbono de la Tierra que se cicla activamente entre la atmósfera, los organismos vivos y los océanos es muy pequeño.

Objetivos de la lección

Al final de esta lección, podrá:

  • Conoce el propósito
  • Explica el proceso de la fotosíntesis.
  • Definir respiración celular
  • Comprender por qué el porcentaje de carbono de la Tierra que se recicla activamente es tan pequeño

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