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• Jeiner Elvis Huaripata Barba

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ÍNDICE PRESENTACIÓN.............................................................................................................2 CICLO DEL CARBONO..................................................................................................3 1.

DEFINICIÓN.........................................................................................................3

2.

TIPOS DE CARBONO..........................................................................................3

3.

4.

2.1.

Carbono inorgánico.........................................................................................3

2.2.

Carbono orgánico............................................................................................4

COMPONENTES DEL CICLO DEL CARBONO................................................4 3.1.

Fotosíntesis y Respiración...............................................................................4

3.2.

Procesos Rápidos Oceánicos...........................................................................5

3.3.

El Ciclo de Roca..............................................................................................6

RESERVAS Y FLUJOS EN EL CICLO DEL CARBONO...................................8 4.1.

Reservas..........................................................................................................8

4.2.

Flujos...............................................................................................................9

CONCLUSIONES...........................................................................................................10 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................11

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PRESENTACIÓN El reciclaje de elementos entre los componentes del sistema Tierra es fundamental para la habitabilidad del planeta. La atmósfera, el océano y las placas transportan material entre las diferentes partes del sistema donde son utilizados por procesos biológicos y físicos. Entre estos elementos el Carbono es el más importante por:  La vida está basada en el Carbono, es el pilar de la vida que conocemos.  El efecto invernadero  La acidez oceánica  La mantención de O2 en la atmósfera depende de la transferencia de Carbono a rocas sedimentarias  Nos permite apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático.  El carbono es el cuarto elemento más abundante en el Universo. Para lograr esto, el ciclo del carbono tiene una jerarquía de sub-ciclos que ocurren en una variedad de escalas de tiempo.  Millones de años para el reciclado de Carbono a través de rocas sedimentarias y para el intercambio de Carbono con el interior de la Tierra.  Los volcanes emiten CO2 a la atmosfera, pero a una razón muy lenta que permitiría una actividad biológica muy limitada si no existieran mecanismos de reciclado de nutrientes muy eficientes en la biosfera.

CICLO DEL CARBONO

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CICLO DEL CARBONO 1. DEFINICIÓN Este ciclo describe los intercambios de carbono entre las cuatro reservas naturales de este elemento, que son: la atmósfera, los océanos, los sedimentos fósiles y la biosfera terrestre, de los cuales depende la regulación del clima en el planeta. El carbono es el cuarto elemento químico más abundante en el universo y forma parte de todas las moléculas orgánicas como la glucosa, las proteínas y los ácidos nucleicos. Este elemento se renueva en la atmósfera cada 20 años gracias a los mecanismos de respiración de las plantas y a la actividad de los microorganismos del suelo. Gracias a la clorofila contenida en las plantas verdes, éstas toman el CO 2 del aire durante la fotosíntesis y posteriormente liberan el oxígeno que lo reemplazará.

FIGURA N°1: Ciclo del Carbono

2. TIPOS DE CARBONO 2.1. Carbono inorgánico Se forma cuando los organismos marinos emplean parte del CO 2 del agua para formar caparazones o arrecifes ricos en carbonato cálcico (CaCO 3). Al morir, estos residuos quedan depositados en el fondo oceánico formando rocas sedimentarias en las que el carbono queda excluido del ciclo durante millones de años. Este carbono vuelve al ciclo cuando las rocas quedan expuestas por

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movimientos geológicos (por ejemplo, erupciones volcánicas) y se disuelven por el calor y los diferenciales de humedad. En algunas ocasiones la materia orgánica queda sepultada a grandes profundidades sin contacto con el oxígeno que la descompone, produciéndose así la fermentación que generará el carbón, petróleo y gas natural. La actual explotación de estos recursos fósiles es una de las principales causas del cambio climático. 2.2. Carbono orgánico Es de intercambio rápido y está presente en todos los compuestos orgánicos, incluyendo el suelo. Existen cinco rutas naturales de transformación en las que los humanos tienen intervención directa.  De la atmósfera a las plantas, mediante la generación de azúcar por la fotosíntesis. Un solo árbol absorbe como promedio una tonelada de CO2 del aire a lo largo de su vida.  De las plantas a los animales, mediante las cadenas alimenticias.  De los seres vivos a la atmósfera, mediante la respiración.  De las plantas y animales al suelo, donde al morir, son descompuestos e integrados en

las moléculas de arcilla, limo o arenas mediante procesos

como la humificación, la translocación o la mineralización.  De la atmósfera a los cuerpos de agua, mediante la disolución del carbono y de la transformación de CO2 a carbonatos por los organismos marinos.

3.

COMPONENTES DEL CICLO DEL CARBONO

3.1.

Fotosíntesis y Respiración (Ciclo Rápido)

El CO2 es un gas importante en el efecto de invernadero. El primer componente del ciclo del carbono es la fotosíntesis y respiración de las plantas: CO2 + H2O + energía ↔ CH2O (carbohidrato) + O2

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Durante el día, las plantas usan la energía del Sol para convertir el CO 2 de la atmósfera más agua en carbohidrato y oxígeno; este proceso es la fotosíntesis. Durante la noche, hacen lo opuesto, usan el carbohidrato más el oxígeno para producir energía cuando no hay sol; este proceso se llama respiración. Por ello, si quemamos las plantas con gran cantidad de material orgánico (como el petróleo o hulla) o si las plantas mueren y se descomponen; la reacción va a la izquierda, es decir, usan oxígeno y liberan CO2.

FIGURA N°2: Respiración y Fotosíntesis de las Plantas

3.2. Procesos Rápidos Oceánicos El segundo componente es los procesos rápidos en el océano. La química de la capa superficial del océano está bien mezclada con la atmósfera, es por esto que el CO2 es consumido y liberado constantemente por el océano. Más o menos hay un equilibrio entre la cantidad consumida y la liberada, pero hay dos procesos que almacenan CO2 en el océano:  El primer proceso es químico, el CO2 se combina con un ion de carbonato para forma bicarbonato:

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CO2 + CO3 2- (carbonato) + H2O ↔ 2HCO3 - (bicarbonato) Esta reacción es más rápida con más CO2 en la atmósfera. Entonces si hay más CO2 en la atmósfera, el océano almacena más CO2. De esto de deduce que el océano regula el CO2 en la atmósfera, pero no lo suficientemente rápido para quitar todo el CO2 que nosotros estamos añadiendo.  Otro proceso por el que los océanos consumen CO2 es mediante el plancton. El plancton fotosintetiza de manera que utiliza el CO2. Cuando muere, se cae al fondo, descompone, y el CO2 se disuelve en aguas profundas, que no se mezclan con la atmósfera. Una pequeña parte de la materia orgánica está enterrada en sedimentos, y el CO2 es eliminado más permanentemente de la atmósfera. Este proceso es limitado por la cantidad de nutrientes en el océano, así como el nitrógeno y el fósforo.

FIGURA N°3: Ciclo del Carbono en el Océano

3.3. El Ciclo de Roca (Ciclo más Lento) 3.3.1. El ciclo de carbonato-silicato En la tierra, cuando el CO2 reacciona con el agua en el suelo, forma el ácido carbónico: CO2 + H2O ↔ H2CO3 (ácido carbónico) CICLO DEL CARBONO

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El ácido carbónico es muy efectivo para meteorizar las rocas, como los silicatos a calcio, magnesio y dos iones de bicarbonato: (Ca, Mg) SiO3 (roca silicata) + 2CO2 + 3H2O ↔ (Ca, Mg)2+ + 2HCO3(bicarbonato)+ Si(OH)4 Los iones liberados de calcio, magnesio, y bicarbonato son llevados por los ríos al océano. En el océano, los organismos utilizan los iones para formar cochas de carbonato cálcico. Esta reacción predominantemente es realizada por organismos, pero, también puede ocurrir inorgánicamente: Ca2+ + 2HCO3 - ↔CaCO3 (carbonato cálcico) + CO2 + H2O Cuando los organismos mueren, las conchas caen al fondo, donde forman una roca compuesta de carbonato de calcio, llamada caliza, y si hay una cantidad de magnesio se llama dolomita. Entonces si empezamos el proceso con dos moléculas de CO 2 de la atmósfera, más la erosión van a dar lugar a dos bicarbonatos que formará una concha carbonatada y liberará solo una molécula de CO 2 a la atmósfera. Entonces este proceso, de meteorización y sedimentación, quita una molécula de CO2 de la atmósfera. El fondo del mar se expande, y después de millones de años queda sometido a subducción bajo de la corteza terrestre. Con la temperatura y presión muy elevadas, el carbonato cálcico reacciona con el silicio, volviendo a formar rocas de silicatos. Este proceso se llama "metamorfismo:" CaCO3 (carbonato cálcico) + SiO2 (cuarzo) ↔CaSiO3 (rocas de silicatos) + CO2

El metamorfismo de rocas carbonatos libera una molécula de CO2, que es liberada a la atmósfera mediante el vulcanismo. La ecuación simplificada para el ciclo de rocas es: CaSiO3 (rocas de silicatos) + CO2 ↔ CaCO3 (carbonato cálcico) + SiO2

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La meteorización química de las rocas silicatos empuja la ecuación a la derecha, y consume una molécula de CO 2 de la atmósfera, y metamorfismo empuja la ecuación a la izquierda, y libera una molécula de CO2 mediante el vulcanismo a la atmósfera. 3.3.2. El ciclo de rocas orgánicas Cuando se erosionan rocas orgánicas, usan una molécula de oxígeno, y desprender una molécula de CO2, como el proceso de la respiración. Este ciclo es menos importante que el ciclo carbonato-silicato, que recicla el 80% del carbono de la Tierra y su cuerpo.

4.

RESERVAS Y FLUJOS EN EL CICLO DEL CARBONO 4.1. Reservas Las reservas se refieren a las cantidades del carbono almacenadas en diferentes partes del ciclo del carbono: 1015g C (billones de toneladas métricas)

RESERVAS Atmósfera

720

Biota terrestre

827

Biota marina

2

Océanos

38 000

Sedimentos orgánicos

15 000 000

Sedimentos carbonatados

20 000 000

TABLA N°1: Reservas de Carbono

Como se puede apreciar en la tabla anterior, las reservas mayores de carbono están en las rocas.

4.2. Flujos Los flujos en el ciclo del carbono se refieren a la cantidad del carbono que fluye por año en los diferentes procesos.

CICLO DEL CARBONO

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Flujos anuales (1015g C/yr) CICLO DE PLANTAS

Fotosíntesis

-110

Respiración

55

Descomposición ~ 54 PROCESOS OCEÁNICOS

CICLO DE ROCAS

que eliminar

-93

que liberar

90

Sedimentación

-0.2

Vulcanismo

0.2

ACTIVIDAD HUMANA

~5

TABLA N°2: Flujos de Carbono

Aunque las mayores reservas de carbono son almacenadas en roca, el flujo anual de ciclo de rocas es muy pequeño en comparación a los flujos entre la biósfera y la atmósfera, y entre el océano y la atmósfera. Entonces el ciclo de roca es muy importante en escala de tiempos geológicos, pero no en una escala de la vida humana. El entierro de orgánicos y los procesos oceánicos disminuye algo de CO2 que añadimos los humanos a la atmósfera. DATO IMPORTANTE: Venus y la Tierra tiene más o menos el mismo monto del carbono. Pero en la Tierra, la mayoría del carbón está en rocas mientras en Venus, la mayoría está en la atmósfera. Entonces el efecto de invernadero es mucho mayor en Venus, produce un calentamiento de 285 °C y Venus es mucho más caliente de la Tierra. Entonces la Tierra esta habitable por su distancia del sol, pero también debido a su efecto de invernadero relativamente chico.

CONCLUSIONES 1. El carbono es uno de los elementos químicos más importantes en el planeta, puesto que la vida se basa en este elemento dado que las plantas lo utilizan para

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realizar la fotosíntesis, posteriormente gracias a este elemento eliminarán oxígeno, que será utilizado por los animales. 2. Existen dos tipos de carbono, el primero se forma con los organismos marinos que toman el carbono de la superficie, y posteriormente este se deposita en el fondo marino, formándose rocas sedimentarias que luego llegan a la superficie con las erupciones volcánicas. El segundo se produce por transformación directa en la que intervienen los seres humanos. 3. El ciclo del carbono es necesario para que este elemento pueda ser reciclado y

utilizado por los seres vivos, para que estos a su vez realicen sus distintas funciones biológicas, también para que este llegue a los diferentes factores abióticos, por ejemplo, el suelo o los océanos. 4. El ciclo del carbono es importante porque gracias a él se da el efecto invernadero, que permite regular la temperatura en el interior del planeta, pero es necesario aclarar la diferencia entre este y el calentamiento global que se da por una excesiva cantidad de carbono, liberado por los autos en el dióxido de carbono, la tala indiscriminada, etc. 5. Debemos tomar conciencia de la fragilidad de nuestro planeta, al no poder reciclar las grandes cantidades de carbono, que al final destruyen nuestra capa de ozono que nos protege de los rayos UV, y que también lo hace con los distintos ecosistemas.

BIBLIOGRAFÍA 

Anónimo. El Ciclo del Carbono. Disponible en: http://www.ldeo.columbia.edu/ users/gregory/CicloCarbono.pdf

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Anónimo. Ciclo del Carbono. Disponible en: https://biocia.files.wordpress.com/ 2011/02/ciclo-del-carbono-1.pdf

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Anónimo. Ciclo del Carbono. Disponible en: http://www.cajondeciencias.com/ Descargas%20biologia/Ciclo%20carbono.pdf

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Anónimo. Ciclo del Carbono. Disponible en: http://meteo.fisica.edu.uy/ Materias/El_Sistema_Climatico/Teorico_El_Sistema_Climatico_2011/Ciclo_C.p df

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Anónimo. El Carbono y su Ciclo. Disponible en: https://imedea.uibcsic.es/ master/cambioglobal/Modulo_V_cod101611/Subject_General/Bibliography_gen eral/El%20Ciclo%20del%20Carbono.pdf



SEMARNAT.

El

Carbono.

Disponible

en:

http://www2.inecc.gob.mx/

publicaciones/ libros/296/cap2.html

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