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El ciclo del carbono rápido

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fotosíntesis, esquema

El ciclo del carbono rápido es en gran parte el movimiento del carbono a través de formas de vida en la Tierra

El tiempo que tarda el carbono en moverse a través del ciclo del carbono rápido se mide en un ciclo de vida. El ciclo del carbono rápido es en gran parte el movimiento del carbono a través de formas de vida en la Tierra o la biosfera. Entre 1015 y 1017 gramos (1.000 a 100.000 millones de toneladas métricas) pasan carbono a través del ciclo del carbono rápido cada año.

El carbono juega un papel esencial en la biología, debido a su capacidad para formar enlaces - muchos de cuatro por átomo - en una interminable variedad de moléculas orgánicas complejas. Muchas moléculas orgánicas contienen átomos de carbono que han formado fuertes lazos con otros átomos de carbono, que se combinan en largas cadenas y anillos. Estas cadenas de carbono y los anillos son la base de las células vivas. Por ejemplo, el ADN está formado por dos moléculas entrelazadas en torno a una cadena de carbono.

Los enlaces de las cadenas largas de carbono contienen una gran cantidad de 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.

la respiración de las plantas, fotosíntesis

Durante la fotosíntesis, las plantas absorben dióxido de carbono y luz solar para crear glucosa combustible y otros azúcares, para la construcción de estructuras de la planta. Este proceso constituye la base del ciclo de carbono rápido (biológico). (Ilustración de una adaptación de P.J. Sellers et al., 1992.)

Las plantas y el fitoplancton son los principales componentes del ciclo del carbono rápido. El fitoplancton (organismos microscópicos en el océano) y las plantas toman dióxido de carbono de la atmósfera mediante la absorción en sus celdas. Utilizando la energía del sol, las plantas y el plancton combinan dióxido de carbono (CO2 ) y agua para formar azúcar (CH2O) y oxígeno. La reacción química es la siguiente:

CO2 + H2O + energía = CH2O + O2

Hay cuatro cosas que le pueden pasar al carbono al moverse de una planta y volver a la atmósfera, pero todas implican la misma reacción química. Las plantas descomponen el azúcar para obtener la energía que necesitan para crecer. Los animales (incluidas las personas) se alimentan de plantas o de plancton, y del azúcar de las plantas para obtener energía. Las plantas y el plancton mueren y se deterioran (son comidos por las bacterias) al final de su temporada de crecimiento. O el fuego consume las plantas. En cada caso, el oxígeno se combina con azúcar para liberar agua, dióxido de carbono y energía. La reacción química básica es la siguiente:

CH2O + O2 = CO2 + H2O + energía

En los cuatro procesos, el dióxido de carbono liberado en la reacción por lo general termina en la atmósfera. El ciclo del carbono rápido está tan estrechamente ligado a la vida vegetal que la temporada de crecimiento se puede ver por como varía la forma de dióxido de carbono en la atmósfera. En el invierno del hemisferio norte, cuando algunas plantas de la tierra están creciendo y son muchas las concentraciones en descomposición, el dióxido de carbono atmosférico sube. Durante la primavera, cuando las plantas comienzan a crecer de nuevo, caen de las concentraciones. Es como si la Tierra estuviese respirando.

El flujo y reflujo del ciclo del carbono rápido es visible en las estaciones. A medida que la grandes masas de tierra de color verde del hemisferio norte en la primavera y el verano, se sirven de carbono de la atmósfera. Este gráfico muestra la diferencia en los niveles de dióxido de carbono respecto al mes anterior, con la tendencia a largo plazo eliminada.

cambios mensuales en el CO2, 1959-2010

Este ciclo tiene picos en agosto, con cerca de 2 partes por millón de dióxido de carbono extraído de la atmósfera. En el dióxido de carbono de otoño e invierno, la vegetación muere de nuevo en el hemisferio norte, se descompone y con la respiración vuelve a la atmósfera.

cambios mensuales del CO2, agosto      cambios mensuales del CO2, diciembre
cambios mensuales del CO2, leyenda

Estos mapas muestran la productividad primaria neta (la cantidad de carbono consumido por las plantas) en la tierra (verde) y en los océanos (azul) durante agosto y diciembre de 2010. En agosto, las áreas verdes de América del Norte, Europa y Asia representan las plantas que utilizan carbono de la atmósfera para crecer. En diciembre, la productividad primaria neta en las latitudes altas es negativa, la cual es mayor que el aumento estacional de la vegetación en el hemisferio sur. Como resultado, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera aumenta.

(Gráfico por Marit Jentoft-Nilsen y Robert Simmon, utilizando los datos del Laboratorio de Investigación del Sistema Tierra de NOAA. Mapas de Robert Simmon y Reto Stöckli, usando datos del MODIS.)

Serie el Ciclo del Carbono

Original: By Holli Riebeek
Diseño: Robert Simmon
NASA Earth Observatory