¿Cómo llegó el átomo de carbono de los animales terrestres a la atmósfera?
El tiempo que tarda el carbono en moverse a través del ciclo rápido del carbono se mide en una vida útil. El ciclo rápido del carbono es en gran medida el movimiento del carbono a través de las formas de vida en la Tierra, o la biosfera. Entre 1015 y 1017 gramos (entre 1.000 y 100.000 millones de toneladas métricas) de carbono se mueven a través del ciclo rápido del carbono cada año.
El carbono desempeña un papel esencial en la biología por su capacidad de formar muchos enlaces -hasta cuatro por átomo- en una variedad aparentemente infinita de moléculas orgánicas complejas. Muchas moléculas orgánicas contienen átomos de carbono que han formado fuertes enlaces con otros átomos de carbono, combinándose en largas cadenas y anillos. Estas cadenas y anillos de carbono son la base de las células vivas. Por ejemplo, el ADN está formado por dos moléculas entrelazadas construidas alrededor de una cadena de carbono.
Los enlaces de las largas cadenas de carbono contienen mucha energía. Cuando las cadenas se rompen, la energía almacenada se libera. Esta energía hace que las moléculas de carbono sean una excelente fuente de combustible para todos los seres vivos.
Durante la fotosíntesis, las plantas absorben dióxido de carbono y luz solar para crear combustible -glucosa y otros azúcares- para construir estructuras vegetales. Este proceso constituye la base del ciclo rápido (biológico) del carbono. (Ilustración adaptada de P.J. Sellers et al., 1992).
Cómo pasa el carbono de los combustibles fósiles a la atmósfera
El ciclo del carbono describe el almacenamiento e intercambio de carbono entre la biosfera (materia viva), la atmósfera (aire), la hidrosfera (agua) y la geosfera (tierra) de la Tierra. Los principales depósitos de carbono son la atmósfera, la biosfera, el océano, los sedimentos y el interior de la Tierra. Tanto las actividades naturales como las humanas transfieren carbono entre los depósitos.
El carbono es un elemento esencial para la vida tal y como la conocemos. Los organismos vivos obtienen el carbono de su entorno. Cuando mueren, el carbono se devuelve al medio no vivo. Sin embargo, la concentración de carbono en la materia viva (18%) es unas 100 veces mayor que la concentración de carbono en la tierra (0,19%). La absorción de carbono en los organismos vivos y la devolución de carbono al medio no vivo no están en equilibrio.
La segunda gran razón es que el ciclo del carbono desempeña un papel fundamental en el clima mundial. Aunque el ciclo del carbono es enorme, el ser humano puede afectarlo y modificar el ecosistema. El dióxido de carbono liberado por la quema de combustibles fósiles es aproximadamente el doble de la absorción neta de las plantas y el océano.
¿Cómo vuelve el dióxido de carbono a la atmósfera?
En el Laboratorio 1, aprendiste sobre la naturaleza molecular de los compuestos de carbono y el ciclo del carbono, y su relación con otros ciclos biogeoquímicos como el ciclo del nitrógeno. En esta sección del Laboratorio, aprenderás cómo los compuestos de carbono se mueven a través de una red alimentaria terrestre y acuática. Luego, asumirá el papel de un átomo de carbono que se desplaza por un ecosistema forestal de pino Lodgepole.
El ciclo global del carbono no puede existir sin las plantas y las redes tróficas que sustentan. Como organismos autótrofos capaces de sintetizar su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas utilizando la luz o la energía química; las plantas verdes, las algas y ciertas bacterias son autótrofas. Las plantas fabrican su propio alimento en forma de azúcar glucosa. Heterótrofos Los organismos que no pueden fabricar su propio alimento y, en cambio, obtienen su alimento y energía tomando sustancias orgánicas, generalmente materia vegetal o animal; los animales, los protozoos, los hongos y la mayoría de las bacterias son heterótrofos., como nosotros, no hacen la fotosíntesis y, por lo tanto, deben encontrar e ingerir alimentos formados por compuestos de carbono, como proteínas, hidratos de carbono y lípidos. Los heterótrofos descomponen estos complejos compuestos orgánicos de carbono en moléculas más pequeñas y utilizan los átomos de carbono para biosintetizar nuevos compuestos orgánicos de carbono.
Cómo llega el carbono a las plantas
Hay algunos tipos de átomos que pueden formar parte de una planta un día, de un animal al día siguiente, y luego viajar río abajo como parte del agua de un río al día siguiente. Estos átomos pueden formar parte tanto de seres vivos como las plantas y los animales, como de seres no vivos como el agua, el aire e incluso las rocas. Los mismos átomos se reciclan una y otra vez en diferentes partes de la Tierra. Este tipo de ciclo de átomos entre seres vivos y no vivos se conoce como ciclo biogeoquímico.
Diminutos átomos de carbono y nitrógeno pueden desplazarse por el planeta a través de estos ciclos. Por ejemplo, un átomo de carbono es absorbido del aire al agua del océano, donde es utilizado por el pequeño plancton flotante que realiza la fotosíntesis para obtener la nutrición que necesita. Existe la posibilidad de que este pequeño átomo de carbono se convierta en parte del esqueleto del plancton, o en parte del esqueleto del animal más grande que se lo come, y luego en parte de una roca sedimentaria cuando los seres vivos mueren y sólo quedan los huesos. El carbono que forma parte de las rocas y de los combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural puede mantenerse alejado del resto del ciclo del carbono durante mucho tiempo. Estos lugares de almacenamiento a largo plazo se denominan “sumideros”. Cuando se queman los combustibles fósiles, el carbono que había estado bajo tierra se envía al aire como dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.