1.1. Participación de los seres vivos en el ciclo del carbono

El ciclo del carbono se halla firmemente unido a la síntesis y descomposición de materia orgánica, además de al trasiego de otros materiales como el oxígeno, según veremos a continuación.

Como explicamos en la Unidad 1, Lavoisier había concluido en 1780 que la respiración era como una combustión sin llama en la que se consumían el oxígeno (O₂) y la materia orgánica llevada por la sangre a los pulmones para producir CO₂, H₂O y calor. Lo que, a su vez, suscitaba dos importantes preguntas:

• ¿Cómo se restituye la materia orgánica “quemada”? La respuesta es inmediata: alimentándose, por supuesto. Pero los alimentos proceden de los tejidos vegetales, o de animales que se los comen. Reformulemos, pues, la pregunta: ¿con qué fabrican las plantas sus tejidos?
• ¿Cómo se “purifica” el aire viciado por la respiración animal? En términos actuales, ¿cómo se elimina el CO₂ producido y se regenera el O₂ consumido?

En principio no tendría por qué existir relación alguna entre ambas cuestiones. De hecho, lo primero que se le ocurre a cualquiera que cultive una planta es situarla en un suelo bien abonado y añadir la suficiente cantidad de agua. Tierra y agua parecían ser, pues, los factores básicos para el crecimiento de las plantas. Estas ideas “de sentido común” habían sido puestas a prueba en el siglo XVII por científicos como el belga Jan Baptist van Helmont (1579-1644), autor del primer experimento controlado de la historia de la Biología (ilustración adjunta), o el inglés John Woodward (1665-1728), para quien era la tierra, y no el agua, el principal nutriente de los vegetales.

Estos investigadores cuantificaron la tierra o el agua que consumía la planta en crecimiento, pero sus experimentos fueron poco concluyentes porque ignoraron la posible participación de los gases del aire en el proceso (a pesar de que fue el propio Van Helmont quien descubrió el CO₂). Más de un siglo después, la llegada de diversas técnicas que permitían analizar y cuantificar gases hizo que se pusiera de manifiesto cuál era su papel:

• El médico holandés Jan Ingenhousz (1730-1799) observó que, al sumergir una planta en agua, sus partes verdes producían burbujas de O₂, pero solo en presencia de luz. En la oscuridad, toda la planta —y no solo sus partes verdes— producía CO₂.
• El químico suizo Nicolas-Théodore de Saussure (1767-1845) dedujo que la producción de CO2 por las plantas significaba que éstas también respiran, como los animales; de hecho, debían respirar tanto de día como de noche, aunque, al exponerlas a la luz, el consumo de O₂ quedaría enmascarado por su producción. Este último proceso parecía ser en cierto modo inverso a la respiración: en su transcurso las plantas tomaban CO₂ del aire y lo asimilaban (producían a partir de él materia orgánica, en vez de consumirla); también debían utilizar agua, porque la suma del peso de la materia orgánica seca y del O₂ producidos era muy superior al del CO₂ consumido.
• El químico francés Jean-Baptiste Joseph Dieudonné Boussingault (1802-1887) mostró que, además del aire y del agua, las plantas obtienen nutrientes también del suelo; por ejemplo, nitratos o fosfatos.

El panorama que se nos presenta provisionalmente, tras las aportaciones de estos científicos, queda reflejado en la ilustración de arriba a la derecha.