Pocos elementos, si es que hay alguno, son tan versátiles como el carbono. El átomo de carbono tiene cuatro electrones de valencia, lo que lo hace capaz de formar más compuestos que cualquier otro elemento, y ese hecho lo hace indispensable en el desarrollo de los organismos vivos. Este elemento versátil y abundante recorre regularmente la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera de la Tierra, que esencialmente comprenden una lista de depósitos de carbono.
La atmósfera es particularmente importante en el ciclo del carbono porque es un depósito de dióxido de carbono. El dióxido de carbono es un gas, y las plantas fotosintetizadoras de la biosfera, que constituyen otro importante depósito del ciclo del carbono, dependen de él para respirar. Sin embargo, la hidrosfera, que incluye todos los océanos del mundo, posiblemente tiene un impacto más significativo, debido al hecho de que los océanos cubren el 70 por ciento de la superficie del planeta. La geosfera, por su parte, bloquea el carbono en estructuras sólidas que duran milenios y lo libera a través de la actividad volcánica.
Definición del ciclo del carbono
Tratar de determinar dónde comienza el ciclo del carbono es un poco como tratar de determinar qué vino primero, la gallina o el huevo, pero comencemos con la geosfera. El carbono que ha estado atrapado durante siglos en la roca sedimentaria es liberado a la atmósfera por los volcanes en forma de dióxido de carbono. Una parte es utilizada por las plantas para la respiración y otra se disuelve en los océanos. Algunos también regresan a la tierra como sedimentos formados durante eones por la erosión y otros procesos naturales.
Los seres vivos que excretan dióxido de carbono como parte de su proceso respiratorio ayudan a mantener la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. Además, la mayor parte (pero no todo) del dióxido de carbono que se disuelve en el agua de mar se reabsorbe en la atmósfera. De esta manera, el carbono circula incesantemente a través de los ecosistemas de la tierra.
La atmósfera como reservorio en el ciclo del carbono
El dióxido de carbono solo representa alrededor del 0.04 por ciento de los gases en la atmósfera. Durante los últimos 800.000 años, la concentración de dióxido de carbono se ha mantenido por debajo de las 300 partes por millón. Sin embargo, comenzó a aumentar durante la Revolución Industrial y en los últimos 50 años ha aumentado un promedio de 0,6 ppm cada año. En 2018, los científicos del Observatorio Mauna Loa en Hawái informaron que la concentración era de 410,79 ppm (ver Recursos). Los científicos atribuyen el aumento a la actividad humana.
El rápido aumento trastorna el ciclo del carbono. Parte del exceso de dióxido de carbono se absorbe en los océanos o se utiliza para la respiración, pero la mayor parte permanece en la atmósfera, donde se combina con otros gases traza para crear un efecto de calentamiento en la planeta. Es un gas de efecto invernadero y el rápido aumento de su concentración atmosférica preocupa a los científicos.
Los océanos son otro depósito clave de dióxido de carbono
Los océanos absorben alrededor del 25 por ciento del dióxido de carbono atmosférico. Las criaturas marinas pueden convertirlo en conchas para sus cuerpos que eventualmente caen al fondo del océano como sedimento. Además, las algas y otra flora marina fotosintetizadora utilizan dióxido de carbono directamente para la respiración.
Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua de mar, produce ácido carbónico. Las cantidades crecientes de dióxido de carbono atmosférico producen así un aumento correspondiente en la acidificación de los océanos. Esto tiene un efecto dañino sobre las criaturas marinas, porque hace que sus caparazones sean más débiles y quebradizos. Peor aún, en algún momento, los océanos se volverán demasiado ácidos para absorber más dióxido de carbono de la atmósfera. Eso podría acelerar el aumento acelerado del dióxido de carbono atmosférico y provocar un aumento meteórico en la temperatura de la superficie terrestre.