Ciclo del carbono: qué es, etapas e importancia

El ciclo del carbono consiste en un flujo de reaprovechamiento de este elemento llevado a cabo mediante procesos de origen físico, químico, biológico y/o geológico. Este reciclado simultáneo del carbono se realiza en diferentes sistemas naturales interconectados entre sí y a diferentes escalas temporales.

De esta manera el carbono atmosférico puede pasar a la biosfera a través de fotosíntesis y a la rizosfera a través de la misma planta, enriqueciendo el perfil edáfico. A largo plazo, el ciclo del carbono biogeoquímico acontece gracias a la desintegración de las rocas, en una proporción muy superior al carbono de origen orgánico. En el siguiente apartado, se exponen dos ejemplos del ciclo del carbono según su escala temporal con sus características correspondientes.

Cabe destacar que el ciclo del carbono biogeoquímico es un proceso que, aunque ocupe periodos temporales diversos según el caso, recorre caminos que se entrecruzan con frecuencia. Esto significa que, aunque la explicación se simplifique obviando determinados procesos, se debe tener presente la influencia de estos, independientemente de su escala de tiempo.

En términos generales, el carbono confinado en un sistema en equilibrio pasa a liberarse en respuesta de ciertos cambios en las condiciones termodinámicas. Así, el carbono inorgánico de las rocas se ve afectado por los procesos de meteorización y erosión, liberándose de su almacén y facilitando su interacción con otros elementos. Por tanto, una de las características del ciclo del carbono biogeoquímico es la transformación del elemento en diferentes expresiones de sí mismo. Es decir, el carbono se manifiesta en diferentes composiciones químicas.

Otro de los factores que afectan al ciclo del carbono es la distribución por los diferentes ecosistemas. Se trata de un sistema dinámico a escala global, en el que los procesos geológicos externos transportan las diferentes manifestaciones del carbono por los subsistemas. Al mismo tiempo, los seres vivos incorporan el carbono a su biología, volviéndolo indispensable para numerosos procesos metabólicos.

A su omnipresencia, debe sumarse su capacidad para conservarse en el tiempo, lo que permite realizar estudios, usando análisis de relación isotópica, para intuir los niveles de carbono precedentes. Con esa información pueden reconstruirse los climas de otras etapas geológicas considerando muestras de roca, estomas de plantas fósiles o incluso el aire contenido en glaciares. Así, pueden sacarse predicciones interesantes que permitan no solo entender la evolución del planeta, sino salvaguardar la diversidad biológica. Dividiendo este acontecimiento de reciclaje en sucesos de largo o corto plazo, destacamos dos ejemplos del ciclo del carbono.

Distinguiendo un ciclo del carbono biogeoquímico de largo plazo y otro de corto plazo podemos destacar los procesos que intervienen según la escala de tiempo. En el caso del largo plazo, podemos encontrar estos procesos:

• La mayor proporción de carbono posee un origen endógeno a través de las erupciones volcánicas con gases como el CH⁴ y CO². Por otra parte, las rocas carbonáticas poseen elevadas concentraciones de carbono que se liberan de su confinamiento mediante la meteorización.
• Además del aporte de carbono orgánico en algunos tipos de rocas (pizarras bituminosas), este elemento se incorpora a la hidrosfera a través de los océanos, en forma de sedimentos, etc. También se añade a la atmósfera, biosfera y a los suelos, donde los seres vivos pueden utilizarlo.
• Por último, acontecen los procesos de diagénesis y enterramiento de los sedimentos. El resultado final es la formación de nuevas rocas, y el desarrollo de otros procesos endógenos que permiten el ciclo geológico. Esta visión del ciclo de carbono es la que permite la reconstrucción ambiental y climática del planeta.

Si observamos los eventos que afectan al ciclo del carbono biogeoquímico a corto plazo, podemos ordenar los siguientes acontecimientos:

• Una vez incorporado el carbono en la hidrosfera, la fotosíntesis marina ejercida por el fitoplancton entre otros, lo sintetiza. Los organismos de la biosfera convierten el O2 en CO2 mediante la respiración. Como en el mar, los procesos de descomposición de la materia orgánica propician la acumulación de carbono libre.
• En los continentes, los organismos interactúan a través de procesos biológicos como la depredación, traspasando el carbono a través del alimento. Todo ello aumenta la proporción de este elemento que, sumado a las emisiones derivadas de la actividad humana, se incorporan a la atmósfera.
• Los elementos climáticos como el viento distribuyen las proporciones de carbono por todo el planeta. Finalmente, se añade también a los suelos que, después de compactarse, se transforman en materiales líticos listos para iniciar nuevamente el ciclo del carbono.

El carbono es un elemento indispensable para la vida, pues forma parte de la estructura molecular de las especies, incluyendo el ADN, las proteínas, grasas, glúcidos, etc... Las reacciones químicas que intervienen en procesos metabólicos como la degradación de la glucosa, cuentan con el carbono como elemento base.

Como gas de efecto invernadero, el CO² retiene el calor regulando la temperatura a niveles compatibles con la vida. Al mismo tiempo, fomenta el crecimiento de masa forestal y la actividad bacteriana autótrofa a través de procesos como la fotosíntesis. A su vez, sustenta el mantenimiento de las diversas cadenas tróficas que producen su difusión. La degradación de la materia orgánica libera el carbono enriqueciendo los suelos y haciéndolos susceptibles de utilizarse para labores ganaderas y agrícolas.

La conservación del carbono en fósiles y depósitos glaciares facilitan hacer correlaciones entre concentración del carbono y condiciones climáticas para prevenir problemas y entender su influencia. Por tanto, el ciclo del carbono biogeoquímico describe el viaje de uno de los elementos más determinantes del planeta, sin el cual, no existiríamos.

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