O carbono é a base de toda a matéria orgânica da Terra, e é reciclado através do ecossistema por dois processos primários: um em que o carbono é trocado entre organismos vivos, e um em que o carbono entram em ciclo por longos períodos de tempo através de restos orgânicos fossilizados, intemperismo de rochas e atividade vulcânica. As atividades humanas, incluindo o aumento das práticas agrícolas e a queima de combustíveis fósseis, afetaram muito o equilíbrio do ciclo natural do carbono.

Ciclo Biológico do Carbono

Todos os seres vivos são compostos por moléculas orgânicas que contêm átomos do elemento carbono. O carbono existe na atmosfera como gás dióxido de carbono, que reage com água para formar bicarbonato. Durante a fotossíntese, os produtores primários (ou autotrofos) convertem dióxido de carbono e bicarbonato em compostos orgânicos contendo carbono, como glicose, para fornecer energia para o crescimento, manutenção e outros processos.

Os seres heterotróficos recebem carbono orgânico para crescimento e manutenção, consumindo autotrofos. Através do processo de respiração celular, essas moléculas orgânicas são quebradas para libertar a energia armazenada dentro delas. Os subprodutos desse processo são a água e o dióxido de carbono, que é libertado na atmosfera através da respiração, dando continuidade ao ciclo.

O carbono também pode retornar ao meio ambiente como detritos de animais ou como material em decomposição de organismos mortos. Decompositores, como bactérias e fungos, dividem esses materiais em dióxido de carbono e compostos orgânicos.

Ciclo Geológico de Longo Prazo

O carbono é armazenado por longos períodos de tempo na atmosfera, grandes corpos de água, sedimentos oceânicos, solo, restos de animais fossilizados e no interior da Terra. O dióxido de carbono da atmosfera dissolve-se na água do oceano, reage com moléculas de água e é convertido em carbonatos. Combinados com iões de cálcio, esses carbonatos compõem as conchas de carbonato de cálcio de muitos organismos marinhos, como corais e ostras. Quando esses organismos morrem, os seus restos mortais são quebrados e podem depositar-se no fundo do oceano e gradualmente tornarem-se parte do sedimento. Este sedimento eventualmente forma calcário, que constitui o maior reservatório de carbono da Terra.

Árvores grandes e de longa vida também podem armazenar carbono nos seus corpos por séculos. Como um sequestro de muito maior prazo (reservatório de carbono), restos de organismos armazenam carbono na forma de combustíveis fósseis—como carvão, petróleo e gás natural—nas profundezas da Terra ao longo de milhões de anos. O carbono armazenado nas profundezas da superfície da Terra pode retornar à superfície e à atmosfera durante erupções vulcânicas.

Impactos Humanos no Ciclo do Carbono

A queima de combustíveis fósseis e madeira tem libertado quantidades substanciais de dióxido de carbono na atmosfera, alterando o clima global. Além disso, a desflorestação e o aumento das práticas agrícolas têm afetado o ciclo natural do carbono, reduzindo a quantidade de matéria orgânica no solo, diminuindo o armazenamento de carbono e aumentando os níveis de gases de efeito estufa, como o metano, na atmosfera.