El ciclo del carbono
Cada vez que respiras, sueltas dióxido de carbono. Cuando una planta crece, lo toma del aire. ¿A dónde va el carbono de un árbol cuando se quema, y por qué importa tanto para el clima? Vamos a seguir al carbono en su viaje.
Reservorios y procesos
El carbono es un elemento presente en todos los seres vivos, en el aire, en el agua y en las rocas. Nunca se crea ni se destruye: solo cambia de lugar y de forma (como en la conservación de la masa).
Un reservorio es un lugar donde el carbono se almacena. Un proceso es lo que lo mueve de un reservorio a otro.
| Reservorio | Forma del carbono |
|---|---|
| Atmósfera | Dióxido de carbono ($CO_2$) y metano ($CH_4$) |
| Océano | $CO_2$ disuelto, conchas y esqueletos |
| Bosques y seres vivos (biosfera) | Azúcares y otras moléculas orgánicas |
| Suelo | Materia muerta y humus |
| Combustibles fósiles | Carbón, petróleo y gas natural |
Las flechas son procesos; los cuadros son reservorios. Los procesos principales son:
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Fotosíntesis: las plantas, algas y algunas bacterias toman $CO_2$ y agua y producen azúcar y oxígeno: $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$. Retira carbono de la atmósfera.
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Respiración celular: los organismos descomponen azúcares para obtener energía y liberan $CO_2$.
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Descomposición: hongos y bacterias descomponen organismos muertos y devuelven $CO_2$ a la atmósfera y al suelo.
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Combustión: al quemar madera o combustibles fósiles, el carbono se une al oxígeno y se libera como $CO_2$.
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Intercambio con el océano: el agua absorbe $CO_2$ del aire y también lo libera.
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Formación de combustibles fósiles: restos de seres vivos quedan enterrados y, durante millones de años, se transforman en carbón, petróleo y gas natural.
Las plantas toman dióxido de carbono del aire y lo usan para producir azúcares. Nombra este proceso y nombra el proceso que usan los organismos para liberar dióxido de…
Las plantas toman dióxido de carbono del aire y lo usan para producir azúcares. Nombra este proceso y nombra el proceso que usan los organismos para liberar dióxido de carbono al aire cuando descomponen azúcares para obtener energía.
Nombra dos gases de efecto invernadero que contengan carbono o que participen en el ciclo del carbono. Luego indica un proceso natural y una actividad humana que liberen…
Nombra dos gases de efecto invernadero que contengan carbono o que participen en el ciclo del carbono. Luego indica un proceso natural y una actividad humana que liberen dióxido de carbono a la atmósfera.
El recorrido de un átomo de carbono
Un átomo de carbono puede dar muchas vueltas. Mira este ejemplo.
El carbono también puede ir al océano: el $CO_2$ se disuelve en el agua y algunos organismos lo usan para hacer conchas. Si quedan enterrados millones de años, el carbono termina en rocas o en combustibles fósiles.
El carbón, el petróleo y el gas natural se llaman combustibles fósiles. Explica en una o dos oraciones de qué se formaron y qué sucede con el carbono almacenado cuando…
El carbón, el petróleo y el gas natural se llaman combustibles fósiles. Explica en una o dos oraciones de qué se formaron y qué sucede con el carbono almacenado cuando se queman.
Aaliyah dibuja un diagrama del ciclo del carbono con estas partes: atmósfera, océano, bosque y combustibles fósiles. Describe el recorrido de un átomo de carbono que…
Aaliyah dibuja un diagrama del ciclo del carbono con estas partes: atmósfera, océano, bosque y combustibles fósiles. Describe el recorrido de un átomo de carbono que empieza como dióxido de carbono en el aire, es absorbido por un árbol y más tarde se libera otra vez. Nombra cada proceso y cada reservorio por el que pasa.
Cambios naturales y causados por humanos
El ciclo es un sistema en equilibrio: el carbono que entra a la atmósfera es casi igual al que sale. Pero ese equilibrio puede cambiar.
Cambios naturales: las erupciones volcánicas liberan $CO_2$; los incendios forestales también; los cambios bruscos en las corrientes oceánicas modifican cuánto $CO_2$ absorbe el océano; los impactos de meteoritos grandes también pueden alterar el clima, por ejemplo al lanzar polvo y cenizas a la atmósfera y provocar incendios.
Actividades humanas:
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Quemar combustibles fósiles (carros, plantas eléctricas, calefacción) libera carbono que estuvo enterrado millones de años.
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La deforestación elimina árboles que absorbían $CO_2$ y, si se queman o pudren, liberan el carbono que guardaban.
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La urbanización reemplaza áreas verdes por concreto y asfalto, que no absorben carbono.
El $CO_2$ y el metano ($CH_4$) son gases de efecto invernadero: atrapan calor cerca de la superficie. Más $CO_2$ en el aire significa más calor atrapado.
La clave: los combustibles fósiles son una fuente que se suma a un ciclo que ya estaba casi equilibrado. Los sumideros (como bosques y océanos) no alcanzan a absorber todo ese extra.
Una tabla muestra el carbono que se mueve cada año entre reservorios, en miles de millones de toneladas métricas de carbono. | Proceso | Carbono movido por año |…
Una tabla muestra el carbono que se mueve cada año entre reservorios, en miles de millones de toneladas métricas de carbono.
| Proceso | Carbono movido por año |
|---|---|
| Absorbido por las plantas terrestres (fotosíntesis) | 120 |
| Liberado por plantas y suelo (respiración y descomposición) | 119 |
| Absorbido por el océano | 92 |
| Liberado por el océano | 90 |
| Liberado al quemar combustibles fósiles | 10 |
- a) Halla el carbono total que se añade a la atmósfera y el total que se retira en un año, usando solo las filas de la tabla.
- b) ¿La atmósfera gana o pierde carbono? ¿Cuánto?
- c) Explica cómo se relaciona este resultado con el efecto invernadero.
Un volcán entra en erupción y libera dióxido de carbono. Al mismo tiempo, un gran bosque en el oeste de Estados Unidos es talado y no se vuelve a plantar. Explica cómo…
Un volcán entra en erupción y libera dióxido de carbono. Al mismo tiempo, un gran bosque en el oeste de Estados Unidos es talado y no se vuelve a plantar. Explica cómo afecta cada suceso la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y clasifica cada uno como un cambio natural o causado por humanos en el ciclo del carbono.
Patrones y soluciones
Las estaciones de investigación miden el $CO_2$ del aire durante años. La gráfica tiene dos patrones.
Patrón estacional: en el hemisferio norte hay mucha tierra con vegetación. En primavera y verano (abril a septiembre) las plantas hacen fotosíntesis intensa y absorben $CO_2$, así que la concentración baja. En otoño e invierno las hojas caen, la descomposición continúa y la fotosíntesis disminuye: el $CO_2$ sube.
Tendencia a largo plazo: los picos suben año tras año. Esto sugiere que las fuentes (sobre todo la quema de combustibles fósiles) superan a los sumideros, y el carbono se acumula en la atmósfera.
Soluciones. Una acción reduce las fuentes o aumenta los sumideros:
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Usar energía solar, eólica o nuclear en vez de carbón y gas: se libera menos carbono fósil.
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Plantar árboles y proteger bosques: aumenta la fotosíntesis y se almacena más carbono.
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Usar transporte público, comprar carros eficientes o ahorrar electricidad: se quema menos combustible.
Vuelve al principio: el carbono de un árbol que se quema se libera como $CO_2$ a la atmósfera, y los humanos importan porque quemamos combustibles fósiles mucho más rápido de lo que los bosques y océanos absorben el carbono.
Jayden mide el dióxido de carbono atmosférico en una estación de investigación durante un año. Encuentra que la concentración baja de abril a septiembre y sube de…
Jayden mide el dióxido de carbono atmosférico en una estación de investigación durante un año. Encuentra que la concentración baja de abril a septiembre y sube de octubre a marzo.
- a) Usa el ciclo del carbono para explicar este patrón estacional en el hemisferio norte.
- b) A lo largo de muchos años, los picos anuales siguen aumentando. Explica qué sugiere esta tendencia a largo plazo sobre el equilibrio entre fuentes y sumideros de carbono.
- c) Nombra dos acciones que podrían frenar el aumento y explica cómo afecta cada una al ciclo del carbono.
Compara dos escenarios en la misma región. En el escenario 1, un humedal almacena material vegetal muerto bajo el agua durante miles de años. En el escenario 2, una…
Compara dos escenarios en la misma región. En el escenario 1, un humedal almacena material vegetal muerto bajo el agua durante miles de años. En el escenario 2, una planta eléctrica quema carbón formado a partir de plantas antiguas.
- a) Describe la ruta del carbono en cada escenario, indicando si el carbono se almacena o se libera.
- b) Compara la rapidez con que se mueve el carbono en cada caso.
- c) Explica por qué quemar combustibles fósiles puede aumentar el efecto invernadero aunque el carbono provenga de fuentes naturales.