Karboncyklusegenskaber, reservoirer, komponenter, ændringer

den carboncyklus det er den biogeokemiske proces, der beskriver strømmen af ​​kulstof på jorden. Det består i udveksling af kulstof mellem de forskellige reservoirer (atmosfæren, biosfæren, oceanerne og geologiske sedimenter) samt deres omdannelse til forskellige molekylære arrangementer..

Carbon er et vigtigt element i levende væsens liv. På jorden er den til stede i sin enkle form som kul eller diamanter i form af uorganiske forbindelser, såsom kuldioxid (CO₂) og methan (CH₄) og som organiske forbindelser, såsom biomasse (levematerialet) og fossile brændstoffer (olie og naturgas).

Carboncyklussen er en af ​​de mest komplekse biogeokemiske cyklusser og af største betydning på grund af dens konsekvenser for livet på planeten. Det kan opdeles i to enklere cykler, som er sammenkoblet.

Den ene indebærer den hurtige udveksling af kulstof, der forekommer mellem levende væsener og atmosfæren, oceanerne og jorden. En anden beskriver de langsigtede geologiske processer.

I sidste århundrede CO niveauer² atmosfærerne er steget betydeligt på grund af brugen af ​​fossile brændstoffer til at opretholde en uholdbar økonomisk, social og teknologisk model drevet af den industrielle revolution i det 19. århundrede.

Denne ubalance i den globale kulstofcyklus har medført en ændring i de temperatur- og nedbørsmønstre, der udtrykkes i dag i det, vi kender som klimaændringer.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
• 2 kulstofreservoirer
  • 2,1 atmosfære
  • 2.2 Biosphere
  • 2,3 etager
  • 2.4 Oceaner
  • 2,5 geologiske sedimenter
• 3 komponenter
  • 3.1 -Quick cyklus
  • 3,2-langsom cyklus
• 4 Ændringer af kulsyrecyklussen
  • 4.1 Atmosfæriske ændringer
  • 4.2 Tab af organisk materiale
• 5 referencer

Generelle egenskaber

Carbon er et ikke-metallisk kemisk element. Dit symbol er C, dets atomnummer er 6, og dets atommasse er 12,01. Det har fire elektroner til dannelse af kovalente kemiske bindinger (det er tetravalent).

Det er et af de mest rigelige elementer i jordskorpen. Det fjerde mest rigelige element i universet, efter hydrogen, helium og ilt, og det næststørste element i levende væsener efter ilt.

Carbon har stor betydning for livet. Det er en af ​​de vigtigste bestanddele af aminosyrerne, der giver anledning til proteiner og er en væsentlig bestanddel af DNA'et af alle levende væsener.

Sammen med oxygen og hydrogen danner det en stor mangfoldighed af forbindelser, såsom fedtsyrer, bestanddele af alle cellemembraner.

Kulstofreservoirer

atmosfære

Atmosfæren er det gasformige lag, der omgiver jorden. Den indeholder 0,001% af verdensomspændende kulstof, hovedsagelig i form af kuldioxid (CO₂) og methan (CH₄).

På trods af at være et af de laveste kulstofreservoarer på Jorden, er det involveret i et stort antal biokemiske processer. Det repræsenterer et vigtigt reservoir i vedligeholdelsen af ​​livet på Jorden.

biosfæren

Biosfæren indeholder to tredjedele af Jordens samlede kulstof i form af biomasse (levende og død). Kulstof er en vigtig del af strukturen og biokemiske processer for alle levende celler.

Skove udgør ikke kun et reservoir af vigtig kulstof i biosfæren, men nogle typer er blevet anerkendt som dræn, såsom tempererede skove.

Når skovene er i primære faser, tager de CO² af atmosfæren og opbevar den i form af træ. Mens de når moden absorberer de mindre kuldioxid, men træet i deres træer indeholder enorme mængder kulstof (ca. 20% af deres vægt).

Marine organismer udgør også et vigtigt kulstofreservoir. De opbevarer kulstof i deres skaller i form af calciumcarbonat.

gulve

Jordbunden indeholder ca. en tredjedel af jordens kulstof i uorganiske former, såsom calciumcarbonat. Det lagrer tre gange mere kulstof end atmosfæren og fire gange mere kulstof end biomassen af ​​planterne. Jord er det største reservoir i samspil med atmosfæren.

Udover at være et kulstofreservoir, er jorden blevet identificeret som en vigtig vask; Det er et depositum, der bidrager til at absorbere den høje og voksende koncentration af kulstof i atmosfæren, i form af CO₂. Denne vask er vigtig for reduktionen af ​​den globale opvarmning.

Kvalitetsjord, med en god mængde humus og organisk materiale, er gode kulstofreservoirer. Traditionelle og agroøkologiske plantepraksis opretholder jordegenskaber som et reservoir eller karbonvask.

oceaner

Oceanerne indeholder 0,05% af Jordens globale kulstof. Carbon findes hovedsagelig i form af bicarbonat, som kan kombinere med calcium og danne calciumcarbonat eller kalksten, som nedfælder i bunden af ​​havet.

Havene er blevet betragtet som en af ​​de største dræn af CO₂, ved at absorbere ca. 50% af det atmosfæriske carbon. Situation, der har truet den marine biodiversitet i fare ved at øge surhedsgraden af ​​havvand.

Geologiske sedimenter

Geologiske sedimenter opbevaret i en inert form i litosfæren er det største kulstofreservoir på jorden. Kullet, der opbevares her, kan være af uorganisk oprindelse eller af organisk oprindelse.

Ca. 99% kulstof opbevares i litosfæren er uorganisk kulstof opbevaret i sedimentære klipper, såsom kalksten klipper.

Den resterende carbon er en blanding af organiske kemikalier i sedimentære klipper kendt som kerogen, dannet millioner år siden af ​​sediment biomasse er begravet og underkastet påvirkning af højt tryk og temperatur. En del af disse karogener omdannes til olie, gas og kul.

komponenter

Den globale kulstofcyklus kan forstås bedre ved at studere to enklere cykler, der interagerer med hinanden: en kort cyklus og en lang cyklus.

Kortfilmen fokuserer på den hurtige udveksling af kulstof, som levende væsener oplever. Mens den lange cyklus forekommer over millioner af år og omfatter udveksling af kulstof mellem indersiden og jordens overflade.

-Hurtig cyklus

Den hurtige cyklus af kulstof er også kendt som den biologiske cyklus, fordi den er baseret på udveksling af kulstof, som forekommer mellem levende organismer med atmosfæren, oceanerne og jorden.

Atmosfærisk kulstof er hovedsagelig til stede som kuldioxid. Denne gas reagerer med vandmolekyler i oceanerne for at producere bicarbonation. Jo højere koncentration af atmosfærisk carbondioxid, desto større er dannelsen af ​​bicarbonat. Denne proces hjælper med at regulere CO₂ i atmosfæren.

Kulstof, i form af kuldioxid, kommer ind i alle trofiske netværk, både jordbaserede og akvatiske, gennem fotosyntetiske organismer, såsom alger og planter. Til gengæld opnår heterotrofe organismer kulstof ved at fodre på autotrofe organismer.

En del af de organiske carbonforbindelser vender tilbage til atmosfæren gennem nedbrydning af organisk stof (gennemført af bakterier og svampe) og cellulære respiration (i planter og svampe). Under respiration, celler bruger energien lagret i de carbonholdige molekyler (såsom sukkerarter) til energi og CO₂.

En anden del af det organiske kulstof omdannes til sedimenter og vender ikke tilbage til atmosfæren. Kullet opbevares i havmiljøets sedimenter i bunden af ​​havet (når organismerne dør), nedbrydes de og CO₂ det opløses i dybt vand. Dette CO₂ fjernes permanent fra atmosfæren.

Tilsvarende nogle kulstof lagret i træer, siv og andre skovplanter, langsom nedbrydning i sumpe, moser og vådområder under anaerobe betingelser og lav mikrobiel aktivitet.

Denne proces producerer torv, en svampet og let masse, rig på kulstof, som bruges som brændstof og som organisk gødning. Ca. en tredjedel af alt jordbaseret organisk kulstof er torv.

-Langsom cyklus

Den langsomme cyklus af kulstof omfatter udveksling af kulstof mellem lithosfærens klipper og jordens overfladesystem: oceaner, atmosfæren, biosfæren og jordbunden. Denne cyklus er den primære regulator for atmosfærisk carbondioxidkoncentration på geologisk skala.

Det uorganiske carbon

Kuldioxid opløst i atmosfæren kombinerer med vand for at danne kulsyre. Dette reagerer med calcium og magnesium til stede i jordskorpen for at danne carbonater.

På grund af erosionsvirkningen af ​​regn og vind når karbonaterne havene, hvor bunden af ​​havet ophobes. Carbonater kan også assimileres af organismer, som til sidst dør og bundfældes på havbunden. Disse sedimenter akkumuleres i tusindvis af år og danner kalkstenstænger.

Havbundens sedimentære klipper absorberes i jordens kappe ved subduktion (en proces, der indebærer synkronisering af en oceanisk zone af en tektonisk plade under kanten af ​​en anden plade).

I litosfæren udsættes sedimentære klipper for høje tryk og temperaturer og som følge heraf smelter og reagerer kemisk med andre mineraler, der frigiver CO₂. Det således frigjorte kuldioxid vender tilbage til atmosfæren gennem vulkanudbrud.

Det uorganiske carbon

En anden vigtig bestanddel af denne geologiske cyklus er organisk kulstof. Dette stammer fra biomassen begravet under anaerobe forhold og højt tryk og temperatur. Denne proces førte til dannelsen af ​​fossile stoffer med højt energiindhold, såsom kul, olie eller naturgas..

Under fremkomsten af ​​den industrielle revolution i 1800-tallet blev brugen af ​​fossiliseret organisk kulstof som energikilde opdaget. Siden det tyvende århundrede har der været en støt stigning i brugen af ​​disse fossile brændstoffer, hvilket i løbet af få årtier forårsager udslip i atmosfæren af ​​store mængder kulstof, der er akkumuleret i jorden i tusindvis af år.

Forandringer af kulsyrecyklussen

Carboncyklussen, sammen med cyklusserne af vand og næringsstoffer, danner grundlaget for livet. Vedligeholdelse af disse cyklusser bestemmer økosystemernes sundhed og modstandsdygtighed og deres evne til at give menneskeheden et velfærd. De vigtigste ændringer af kulsyrecyklussen er nævnt nedenfor:

Atmosfæriske ændringer

Atmosfærisk kuldioxid er en drivhusgas. Sammen med metan og andre gasser absorberer den den udstrålede varme fra jordens overflade og forhindrer dens frigivelse i rummet.

Den alarmerende stigning i kuldioxid i atmosfæren og andre drivhusgasser har ændret Jordens energibalance. Dette bestemmer den globale cirkulation af varme og vand i atmosfæren, temperatur og nedbørsmønstre, ændringer i vejrmønstre og stigning i havniveauet.

Den vigtigste menneskelige ændring af kulsyrecyklusen er baseret på stigningen i CO-udledningen₂. Siden 1987, årlige globale CO-emissioner₂ fra brændingen af ​​fossile brændstoffer er steget med ca. en tredjedel.

Byggebranchen medfører også direkte udledning af CO² i produktion af stål og cement.

Atmosfæriske emissioner af monoxid og kuldioxid fra transportsektoren er også steget i de seneste årtier. Der er sket en forholdsvis høj stigning i køb af personbiler. Desuden er tendensen til fordel for tungere biler og med et højere energiforbrug.

Ændringer i arealanvendelsen har genereret ca. en tredjedel af stigningen i kuldioxid i atmosfæren i løbet af de sidste 150 år. Især gennem tabet af organisk kulstof.

Tab af organisk materiale

I løbet af de sidste to årtier har ændringen i arealanvendelsen medført en signifikant stigning i udledningen af ​​kuldioxid og metan i atmosfæren.

Reduktionen af ​​det skovareal verden over har i starten medført et betydeligt tab af biomasse som følge af omdannelsen til græsgange og landbrugsjord.

Jordbruget af landene mindsker det organiske stof, når en ny og ringere ligevægt på grund af oxidation af organisk materiale.

Øgningen i emissioner er også resultatet af dræning af tørv og høj organisk indhold vådområder. Med stigningen i den globale temperatur forøges nedbrydningshastigheden af ​​organisk stof i jord og tørv, således at risikoen for denne vigtige kulstofsænkning mætes.

Tundraerne kan gå fra at være en kulstofvask til at blive kilder til drivhusgasser.

referencer

1. Barker, S, J. A. Higg ins og H. Elderfield. 2003. Kulsykkelens fremtid: gennemgang, forkalkningsrespons, ballast og feedback på atmosfærisk CO2. Filosofiske Transaktioner af Royal Society of London A, 361: 1977-1999.
2. Berner, R.A. (2003). Den langsigtede kulstofcyklus, fossile brændstoffer og atmosfæriske sammensætning. Nature 246: 323-326.
3. (2018, december 1). Wikipedia, Den frie encyklopædi. Høringsdato: 19:15 den 23. december 2018 fra es.wikipedia.org.
4. Carbon cyklus. (2018, december 4). Wikipedia, Den frie encyklopædi. Høringsdato: 17:02, 23 december, 2018 fra en.wikipedia.org.
5. Falkowski, P., RJ Scholes, E. Boyle, J. Canadell, D. Canfield, J. Elser, N. Gruber, K. Hibbard, P. Hogberg, S. Linder, FT Mackenzie, B. Moore III, T. Pedersen, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen. (2000). Den globale carboncyklus: En test af vores viden om jorden som et system. Science, 290: 292-296.
6. FN-programmet for miljøet. (2007). Global Environment Outlook GEO4. Phoenix Design Aid, Danmark.
7. Saugier, B. og J.Y. Pontailler. (2006). Den globale kulsyrecyklus og dens konsekvenser i fotosyntese i den bolivianske Altiplano. Økologi i Bolivia, 41 (3): 71-85.