Ciclo del carbono, efecto invernadero y acidificación del océano

Esta lección es parte de Temario de Biología de Undécimo año Lección 10 de 20

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 10 min de lectura

Los átomos de carbono de tu cuerpo no son nuevos. Antes estuvieron en el aire como dióxido de carbono, en las hojas de una planta de maíz o de frijol y, quizá mucho antes, disueltos en el mar o guardados en una roca. El carbono viaja sin parar, y cuando ese viaje se acelera, cambian el clima y la química del océano.

En esta lección vas a conocer los reservorios y los procesos del ciclo del carbono, su relación con los ciclos del oxígeno y del hidrógeno, cómo ha cambiado la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, qué es el efecto invernadero y por qué el océano se vuelve más ácido.

Definición

El ciclo del carbono es el recorrido del carbono entre la atmósfera, los seres vivos, los suelos, el océano y las rocas. Los procesos que sacan carbono de la atmósfera y lo guardan son sistemas de fijación o sumideros; los que lo devuelven a la atmósfera son sistemas de emisión o fuentes.

Dónde está el carbono y cómo se mueve#

Según la NASA, la mayor parte del carbono de la Tierra, unos 65.500 miles de millones de toneladas, está guardada en las rocas, como las calizas. El resto se reparte entre el océano, la atmósfera, las plantas, el suelo y los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas). Estos son los procesos que lo mueven:

Proceso	Qué hace con el CO₂ del aire	Quién o qué lo realiza
Fotosíntesis	Lo fija	Plantas, algas, cianobacterias y fitoplancton
Respiración celular	Lo emite	Casi todos los seres vivos
Descomposición	Lo emite	Bacterias y hongos
Disolución en el agua de mar	Lo absorbe	El océano
Formación de conchas, esqueletos y rocas calizas	Guarda su carbono en la roca por millones de años	Corales, moluscos y plancton con caparazón
Erupciones volcánicas	Lo emite	Los volcanes
Quema de combustibles fósiles, leña y bosques	Lo emite	Las actividades humanas

La NASA distingue dos velocidades. En el ciclo lento, el carbono tarda entre 100 y 200 millones de años en moverse entre las rocas, el suelo, el océano y la atmósfera. En el ciclo rápido, el que pasa por los seres vivos, se mueven cada año entre 1.000 y 100.000 millones de toneladas de carbono. Al quemar combustibles fósiles, los seres humanos pasan en pocas décadas al ciclo rápido un carbono que el ciclo lento había guardado durante millones de años.

El día, la noche y las estaciones#

Durante el día, las plantas fijan con la fotosíntesis más carbono del que liberan al respirar; de noche solo respiran y lo devuelven. A escala del planeta pasa algo parecido con las estaciones: la NASA explica que en el invierno del hemisferio norte, cuando pocas plantas crecen, la concentración de CO₂ sube, y en la primavera, cuando vuelven a crecer, baja, «como si la Tierra respirara». El efecto máximo llega en agosto, cuando la vegetación ha retirado unas 2 partes por millón de CO₂ de la atmósfera.

Los ciclos del oxígeno y del hidrógeno#

El carbono no viaja solo. En la fotosíntesis, la planta rompe moléculas de agua: el oxígeno sale al aire y el hidrógeno se une al carbono del CO₂ para formar azúcares. En la respiración ocurre lo contrario: el oxígeno del aire se une al hidrógeno de los azúcares y forma agua, y el carbono sale como CO₂. La combustión también consume oxígeno y produce CO₂ y agua. Así, los ciclos del carbono, del oxígeno y del hidrógeno están enlazados por los mismos procesos, y el hidrógeno circula sobre todo como parte del agua.

La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera#

La concentración de CO₂ se mide en partes por millón (ppm): 426 ppm significa 426 moléculas de CO₂ por cada millón de moléculas de aire seco. Según la NASA, antes de la Revolución Industrial había unas 280 ppm. La NOAA mide el CO₂ en el observatorio de Mauna Loa, en Hawái: el promedio de setiembre de 2026 fue de 426,07 ppm, y el de setiembre de 2025, de 424,37 ppm.

Los volcanes también emiten CO₂, pero según la NASA las personas emiten al quemar combustibles fósiles entre 100 y 300 veces más que todos los volcanes juntos.

Ejemplo. ¿En qué porcentaje aumentó la concentración de CO₂ desde las 280 ppm preindustriales hasta las 426,07 ppm de setiembre de 2026? ¿Cuánto aumentó entre setiembre de 2025 y setiembre de 2026?

Solución. Aumento porcentual: (426,07 − 280) ÷ 280 × 100 ≈ 52,2 %, es decir, hay más de la mitad más de CO₂ que antes de la industrialización. En un año: 426,07 − 424,37 = 1,70 ppm. Se comparan los mismos meses porque, como viste, la concentración sube y baja con las estaciones.

El efecto invernadero y el calentamiento global#

La NASA describe el efecto invernadero como el calentamiento que se produce cuando la atmósfera atrapa el calor que la Tierra irradia hacia el espacio. La luz del Sol calienta la superficie; la superficie emite calor en forma de radiación infrarroja, y los gases de efecto invernadero absorben la mayor parte y la vuelven a emitir, con lo que el calor tarda más en escapar. Este efecto natural hace que la Tierra sea habitable; el problema es que, al aumentar esos gases, se intensifica.

Los cinco gases de efecto invernadero principales, según la NASA, son el dióxido de carbono, el óxido nitroso, el metano, los clorofluorocarbonos y el vapor de agua.
El vapor de agua es el más abundante, pero no es una causa directa del cambio climático: aumenta como respuesta al calentamiento.

Según la NASA, la temperatura media de la superficie del planeta ha subido alrededor de 1 °C desde finales del siglo XIX, y el nivel del mar subió unos 20 cm en el último siglo. La NOAA explica que el cambio climático afecta a todos los seres vivos, aunque no por igual: algunas especies cambian su área de distribución y pueden perjudicar a las que ya vivían ahí, y el agua más caliente puede blanquear los corales. Así, el calentamiento afecta la biodiversidad, el agua y la agricultura.

En Costa Rica, el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) publica en su Programa de Cambio Climático el Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero, que cuantifica las emisiones y las absorciones por sectores: energía, procesos industriales y uso de productos, agricultura, forestal y otros usos de la tierra, y residuos. Consultarlo permite identificar cuáles son los principales emisores del país y cuánto carbono absorben los bosques.

La acidificación de los océanos#

Según la NOAA, el océano absorbe cerca del 30 % del dióxido de carbono que se libera a la atmósfera. Eso frena el calentamiento, pero tiene un costo: al disolverse, el CO₂ cambia la química del agua de mar.

Fórmula

CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻

Se forma ácido carbónico, un ácido débil que libera iones hidrógeno (H⁺). Muchos de esos iones se unen a los iones carbonato (CO₃²⁻) del agua, y quedan menos carbonatos disponibles para formar conchas y esqueletos.

La NOAA indica que, desde el inicio de la Revolución Industrial, el pH de las aguas superficiales del océano bajó 0,1 unidades y ronda 8,1, así que el agua sigue siendo básica. Parece poco, pero la escala de pH es logarítmica: cada unidad equivale a multiplicar por 10 la concentración de iones hidrógeno. Por eso esa baja de 0,1 representa un aumento de alrededor del 30 % en la acidez.

Los más afectados son los organismos que fabrican conchas y esqueletos de carbonato de calcio, como las ostras y los corales. En un experimento descrito por la NOAA, con agua de mar en las condiciones previstas para el año 2100, las conchas de los pterópodos, pequeños caracoles marinos que nadan, se disolvieron lentamente en 45 días. Si estos organismos disminuyen, se resienten los animales que se alimentan de ellos o que viven en los arrecifes.

El océano también fija carbono por vía biológica. Según la NASA, el fitoplancton consume con la fotosíntesis una cantidad de CO₂ comparable a la de los bosques y las plantas terrestres, y esta «bomba biológica de carbono» transfiere unos 10 mil millones de toneladas de carbono al año desde la atmósfera hasta el océano profundo.

Fijar más carbono y emitir menos#

La huella ecológica es una forma de medir cuánta superficie de tierra y agua productiva se necesita para producir lo que consume una persona o un país y para absorber sus desechos, incluido el CO₂. Reducirla significa, en buena parte, emitir menos carbono y proteger los sistemas que lo fijan:

Conservar y restaurar bosques y manglares, que fijan carbono en su biomasa y en el suelo.
Usar transporte colectivo, caminar o andar en bicicleta, y ahorrar electricidad y combustibles.
Evitar las quemas de rastrojos y de basura.
Reducir el desperdicio de alimentos, porque producirlos también consume energía.

Ponte a prueba#

¿Por qué la concentración de dióxido de carbono sube en el invierno del hemisferio norte y baja en la primavera?#

Porque en el hemisferio norte hay mucha superficie con vegetación que cambia con las estaciones. En invierno pocas plantas crecen: la fotosíntesis disminuye mientras la respiración y la descomposición siguen liberando CO2, y la concentración sube. En primavera las plantas vuelven a crecer, fijan más carbono del que liberan y la concentración baja. La NASA lo compara con la respiración del planeta.

¿Cómo hace el dióxido de carbono que el agua del mar se vuelva más ácida?#

Cuando el CO2 se disuelve en el agua de mar, reacciona con ella y forma ácido carbónico, un ácido débil que libera iones hidrógeno. Cuanto mayor es la concentración de iones hidrógeno, más bajo es el pH y más ácida es el agua. Como el océano absorbe cerca del 30 % del CO2 que se libera a la atmósfera, al aumentar el CO2 del aire también aumenta la acidez del océano.

¿Por qué una baja de solo 0,1 en el pH del océano es importante para los corales y las ostras?#

Porque la escala de pH es logarítmica y esa baja equivale a un aumento de cerca del 30 % en la acidez. Además, los iones hidrógeno extra se unen a los iones carbonato, y quedan menos carbonatos para que corales, ostras y otros organismos formen sus esqueletos y conchas de carbonato de calcio. Si el pH baja demasiado, esas estructuras incluso pueden empezar a disolverse.

¿Qué diferencia hay entre el efecto invernadero natural y el calentamiento global?#

El efecto invernadero natural es el que producen los gases de la atmósfera al retener parte del calor que emite la superficie terrestre; gracias a él, la Tierra tiene temperaturas aptas para la vida. El calentamiento global es el aumento de la temperatura media del planeta causado porque las actividades humanas incrementan esos gases, sobre todo el dióxido de carbono, e intensifican el efecto natural.

¿Qué diferencia hay entre una fuente y un sumidero de carbono?#

Una fuente o sistema de emisión libera carbono a la atmósfera, como la respiración, la descomposición, los volcanes o la quema de combustibles fósiles y de bosques. Un sumidero o sistema de fijación lo retira y lo guarda, como la fotosíntesis de los bosques y del fitoplancton, la disolución del CO2 en el océano o la formación de conchas y rocas calizas. El equilibrio entre ambos determina cuánto CO2 queda en el aire.