Anar al contingut

Cicle del carbono

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Este esquema del cicle de carbono ràpit mostra el moviment de carbono entre terra, atmòsfera i oceans en mils de millons de tonellades per any. Els números grocs són fluix naturals, els rojos són contribucions humanes, els blancs indiquen el carbono almagasenat.
Atre diagrama.

El cicle del carbono és el cicle biogeoquímic pel que el carbono s'intercanvia entre la biosfera, pedosfera, geosfera, hidrósfera i l'atmòsfera de la Terra. El carbono es subdivide en cicle biològic del carbono i cicle biogeoquímic; en el primer, la biosfera regula els intercanvis en l'atmòsfera, per mig de la fotosíntesis. Junt en el cicle del nitrogen i el cicle de l'aigua, el cicle del carbono comprén una seqüència d'events, que és clau per a fer a la Terra capaç de sostindre vida; descriu el moviment de carbono en ser reciclat i reusado per la biosfera, inclosos els albellons de carbono.

El balanç global del carbono és l'equilibri dels intercanvis (ingressos i pèrdues) de carbono entre les reserves o entre un bucle concret (p. eix., atmòsfera ⇔ biosfera) del cicle del carbono. Un examen del balanç de carbono d'una reserva o depòsit pot proporcionar informació aproximadament si este està funcionant com una font o sumidero de diòxit de carbono. El cicle del carbono va ser inicialment descobert per Joseph Priestley i Antoine Lavoisier i va ser popularisat per Humphry Davy.[1]

Clima global

Les molècules basades en carbono són crucials per a la vida en la Terra, perque és el component principal dels composts biològics. El carbono és també un component important de molts minerals. El carbono també existix en vàries formes en l'atmòsfera. El diòxit de carbono (CO2) és en part responsable del efecte hivernàcul i és el gas d'efecte hivernàcul més important produït per l'home.[2]


En els dos últims sigles, les activitats humanes han alterat greument el cicle del carbono, de manera més significativa en l'atmòsfera. A pesar de que els nivells de diòxit de carbono han canviat naturalment durant varis mils d'anys, les emissions humanes del diòxit de carbono a l'atmòsfera superen les fluctuacions naturals.[2] Els canvis en la cantitat de CO2 atmosfèric estan alterant considerablement els patrons meteorològics i indirectament influint la química oceànica. Els nivells actuals de diòxit de carbono en l'atmòsfera superen medicions dels últims 420.000 anys i els nivells estan aumentant més ràpit de lo que jamai s'ha registrat,[3] lo que fa d'importància crítica entendre millor cóm funciona el cicle del carbono i quins són els seus efectes en el clima global.[2]

Components principals

Reserves de carbono en els depòsits més importants de la Terra[2]
Reserva Cantitat (gigatones)
Atmòsfera 720
Oceans (total) 38 400
Total inorgànic 37 400
Total orgànic 1000
Capa superficial 670
Capa profunda 36 730
Litosfera
Carbonat sedimentarios > 60 000 000
Querógenos 15 000 000
Biosfera terrestre (total) 2000
Biomassa viva 600 - 1000
Biomassa morta 1200
Biosfera aquàtica 1 - 2
Combustibles fòssils (total) 4130
Carbó 3510
Oli 230
Gas 140
Uns atres (turba) 250

El cicle de carbono global ara normalment es dividix en els següents depòsits principals interconectados per rutes d'intercanvi:

Els intercanvis de carbono entre reserves ocorren com a resultat de varis processos químics, físics, geològics i biològics. L'oceà conté el depòsit actiu més gran de carbono prop la superfície de la Terra[2]

Els fluix naturals de carbono entre l'atmòsfera, oceà, ecosistemes terrestres i sediment estan prou equilibrats, de modo que els nivells de carbono serien relativament estables sense l'influència humana.[4][5]

Atmòsfera

Epifites en cables elèctrics. Este tipo de planta pren CO2 i aigua de l'atmòsfera per a viure i créixer i expulsa, també a l'atmòsfera, part de l'oxigen lliure que no utilisa procedent del CO2.

El carbono en l'atmòsfera terrestre existix en dos formes principals: diòxit de carbono i metà. Abdós gasos absorbixen i retenen calor en l'atmòsfera i són parcialment responsables del efecte hivernàcul. El metà produïx un gran efecte hivernàcul en comparar-se en el mateix volum de diòxit de carbono, pero existix en concentracions molt més baixes i té una vida atmosfèrica més curta que el diòxit de carbono, fent d'este últim el gas d'efecte hivernàcul més important.[6]

El diòxit de carbono deixa l'atmòsfera per mig de la fotosíntesis, introduint a les biosferes terrestres i oceàniques. El diòxit de carbono també es dissol directament de l'atmòsfera als cossos d'aigua (oceans, llac, etc.), ademés de dissoldre's en la precipitació en caure les gotes de l'atmòsfera. Quan està dissolt en l'aigua, el diòxit de carbono reacciona en les molècules d'aigua i forma àcit carbónico, el qual contribuïx a l'acidea oceànica. Llavors pot absorbir-se per les roques per mig de la precipitació cob Calcio. També pot acidificar atres superfícies en contacte o fluir a l'oceà.[7]

L'activitat humana durant els dos últims sigles ha aumentat significativament la cantitat de carbono en l'atmòsfera, principalment en la forma de diòxit de carbono, tant per la modificació de la capacitat dels ecosistemes per a extraure el diòxit de carbono de l'atmòsfera i per emetre-ho directament, p. eix., la crema de combustibles fòssils i la fabricació de formigó.[2]

Biosfera terrestre

Un sistema portàtil que medix el fluix de CO2 de la respiració de sol .

La biosfera terrestre inclou el carbono orgànic en tots els organismes vivents en terra, abdós vius i morts, ademés del carbono almagasenat en els sols. Aproximadament 500 gigatones de carbono estan almagasenats sobre la terra en plantes i atres organismes vivents,[4] mentres que la terra guarda aproximadament 1500 gigatones de carbono.[8] La majoria de carbono en la biosfera terrestre és carbono orgànic, mentres que al voltant d'un terç del carbono en terra està almagasenat en formes inorgàniques, com el carbonat de calcio.[9] El carbono orgànic és un component important de tots els organismes que viuen en el planeta. Els autótrofos ho extrauen de l'aire en la forma de diòxit de carbono, convertint en carbono orgànic, mentres que els heterótrofos reben el carbono en consumir a atres organismes.

Ya que l'absorció de carbono en la biosfera terrestre depén de factors biòtics, seguix un cicle diürn i estacional. En les medicions de CO2, esta característica és aparent en la curva de Keeling. És més fort en l'hemisferi del nort, perque este hemisferi té més massa de terra que l'hemisferi del sur i per això més espai per als ecosistemes per a absorbir i emetre carbono.

El carbono deixa la biosfera terrestre de vàries maneres i en escales de temps diferents. La combustió o la respiració de carbono orgànic ho llibera ràpidament a l'atmòsfera. També pot ser exportat als oceans a través dels rius o permanéixer retingut en el sol en la forma de carbono inerte. El carbono almagasenat en el sol pot quedar allí per fins a mils d'anys abans de ser arrastrat als rius per l'erosió o lliberat a l'atmòsfera per mig de la respiració del sol. Entre 1989 i 2008 la respiració del sol va aumentar en aproximadament 0,1 per any.[10] En 2008, el total global de CO2 lliberat del sol va alcançar aproximadament les 98 000 millons tonellades, prop de 10 voltes més carbono que els humans estaven posant a l'atmòsfera cada any en cremar combustible fòssils. Existixen unes quantes explicacions plausibles per a esta tendència, pero l'explicació més provable és que les temperatures creixents han aumentat els índexs de descomposició de la matèria orgànica del sol, lo que ha incrementat el fluix de CO2. La magnitut de la retenció de carbono en el sol és depenent de les condicions climàtiques locals i per això de canvis en el curs del canvi climàtic. Des de l'era preindustrial a 2010, la biosfera terrestre va representar una font neta de CO2 atmosfèric en anterioritat a 1940, canviant posteriorment a un sumidero net.[11]

Oceans

Els oceans contenen la cantitat més gran de carbono activament circulant del planeta i són solament superats per la litosfera en la cantitat de carbono que almagasenen.[2] La capa superficial de l'oceà guarda grans cantitats de carbono orgànic dissolt que s'intercanvia ràpidament en l'atmòsfera. La concentració de la capa profunda de carbono inorgànic dissolt (CID) és aproximadament 15% major que la de la capa superficial.[12] El CID està almagasenat en la capa profunda per periodos molt més llarcs.[4] La circulació termosalina intercanvia carbono entre estes dos capes.[2]

El carbono ingressa a l'oceà principalment per mig de la dissolució de diòxit de carbono atmosfèric, el qual es convertix en carbonat. També pot introduir-se a través dels rius com carbono orgànic dissolt. És convertit pels organismes a carbono orgànic per mig de la fotosíntesis i pot intercanviar-se per mig de la cadena alimentària o precipitar-se a les capes més profundes i riques en carbono de l'oceà com a teixit bla mort o en closques com carbonat de calcio. Circula en esta capa per periodos llarcs del temps abans de depositar-se com a sediment o, finalment, retornar a les aigües superficials per mig de la circulació termohalina.[4]

L'absorció oceànica de CO2 és una de les formes més importants de seqüestre de carbono que llimita l'aument antrópico de diòxit de carbono en l'atmòsfera. Aixina i tot, este procés està llimitat per varis de factors. Perque l'índex de dissolució de CO2 en l'oceà és depenent de l'erosió de les roques i este procés ocorre més llent que els índexs actuals de les emissions antrópiques de gasos d'efecte hivernàcul, l'absorció oceànica de CO2 disminuirà en el futur.[2] L'absorció de CO2 també fa a les aigües més àcides, lo que afecta als biosistemas oceànics. L'índex proyectat de l'aument de l'acidea oceànica podria retardar la precipitació biològica dels carbonat de calcio i aixina disminuir la capacitat oceànica d'absorbir el diòxit de carbono.[13][14]

Cicle de carbono geològic

Image que ilustra el moviment de les plaques tectòniques, que transporten composts de carbono a través del mant.

El component geològic del cicle del carbono opera més espai en comparació a atres parts del cicle global. És un dels determinants més importants de la cantitat de carbono en l'atmòsfera i per això de les temperatures globals.[15]

La majoria del carbono de la terra està almagasenat en forma inerte en la litosfera.[2] Molt del carbono almagasenat en el mant de la Terra va ser almagasenat allí quan la Terra es va formar.[16] Part d'ell va ser depositat en la forma de carbono orgànic per la biosfera.[17] Del carbono almagasenat en el geosfera, aproximadament el 80% és calcàrea i els seus derivats, els quals es formen per la sedimentation del carbonat de calcio almagasenat en les closques dels organismes marins. El 20% restant està almagasenat en querógenos format per mig de la sedimentació i sepeli d'organismes terrestres baix condicions d'altes pressió i temperatura. El carbono orgànic almagasenat en el geosfera pot permanéixer allí per millons d'anys.[15]

El carbono pot abandonar la geosfera de vàries formes. El diòxit de carbono és lliberat durant el metamorfisme de roques carbonatadas quan estes es esgolen en el mant terrestre. Este diòxit de carbono pot lliberar-se a l'atmòsfera i oceà per mig de volcans i punts calents.[16] També pot ser remogut per l'home per mig de l'extracció directa de querógenos en la forma de combustibles fòssils. Despuix de l'extracció, els combustibles fòssils són cremats per a lliberar energia, lliberant a l'atmòsfera el carbono que almagasenen.

Influència humana

Artícul principal → Calfament global.
El CO2 en l'atmòsfera de la Terra si la mitat de les emissions de gasos d'efecte hivernàcul no és absorbida.[18][19][20][21]

. Simulació per computadora de la NASA.

Des de la Revolució industrial, l'activitat humana ha modificat el cicle de carbono en canviar les funcions dels seus components i directament afegir carbono a l'atmòsfera.[2]

L'influència humana més gran i més directa en el cicle de carbono és per mig de les emissions directes provinents de combustibles fòssils, les que transferixen carbono de la geosfera a l'atmòsfera. Els humans també influïxen en el cicle de carbono indirectament en canviar la biosfera terrestre i oceànica.

Durant varis sigles, l'us humà del sol i el canvi de superfície ha dut a la pèrdua de biodiversitat, lo que disminuïx la resiliencia dels ecosistemes a les tensions ambientals i disminuïx la seua habilitat de remoure carbono de l'atmòsfera. Més directament, a sovint conduïx a la lliberació de carbono pels ecosistemes terrestres a l'atmòsfera. La deforestació per a propòsits agrícoles remou boscs, els que almagasenen grans cantitats de carbono, i els reemplaça generalment en àrees agrícoles o urbanes. Abdós tipos de superfície de tongada almagasenen comparativament chicotetes cantitats de carbono, de modo que el resultat net del procés és que més carbono permaneix en l'atmòsfera. ∈ Atres impactes al mig ambient causats per l'home canvien la productivitat dels ecosistemes i la seua capacitat de remoure carbono de l'atmòsfera. La contaminació de l'aire, per eixemple, danya les plantes i sols, mentres moltes pràctiques agrícoles i d'us de sol conduïxen a índexs d'erosió més alts, traent el carbono de les terres i disminuint la productivitat vegetal.

Els humans també afecten el cicle de carbono oceànic. Les tendències actuals de canvi climàtic aumenten les temperatures oceàniques, lo que modifica els ecosistemes. Ademés, la pluja àcida i la escorrentía contaminada de l'agricultura i l'indústria canvia la composició química dels oceans. Tals canvis poden tindre efectes dramàtics en els ecosistemes altament sensibles com els secs de coral, llimitant la capacitat de l'oceà per a absorbir carbono atmosfèric en una escala regional i reduint la biodiversitat oceànica globalment.


El 12 de novembre de 2015, científics de la NASA varen informar que el diòxit de carbono (CO2) antrópico continua aumentant per damunt de nivells no vists en centenars de mils d'anys: actualment, prop de la mitat del diòxit de carbono lliberat de la crema de combustibles fòssils no és absorbit per vegetació o els oceans i no és absorbit per l'atmòsfera.[18][19][20][21]


Referències

  1. ↑ Holmes, Richard
  2. ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 (2000).«The Global Carbon Cycle: A Test of Our Knowledge of Earth as a System».Science.290(5490)
    291–296.doi:10.1126/science.290.5490.291.
  3. ↑ (2000).«Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years».Science.289(5477)
    270–277.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.289.5477.270.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Prentice, I.C. (2001). «The carbon cycle and atmospheric carbon dioxide». Climate change 2001: the scientific basis: contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Houghton, J.T. [edit.]. Consultat el 31 de maig de 2012.
  5. ↑ «An Introduction to the Global Carbon Cycle». University of New Hampshire (2009). Consultat el 6 de febrer de 2016.
  6. ↑ (2007).«Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing».Climate Change 2007: the Physical Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
  7. ↑ Planet, The Habitable«Carbon Cycling and Earth's Climate».Many Planets, One Earth.4Consultat el 24 de juny de 2012.
  8. ↑ Charles W. Rulle [enllaç trencat] Geotimes (January 2002). American Geological Institute
  9. ↑ (2008).«Sequestration of atmospheric CO2 in global carbon pools».Energy and Environmental Science.1
    86–100.doi:10.1039/b809492f.
  10. ↑ Bond-Lamberty, B. & Thomson, A.[1] Nature 464, 579-582 (2010)
  11. ↑ Junling Huang and Michael B. McElroy(2012).«The Contemporary and Historical Budget of Atmospheric CO2».Canadian Journal of Physics.90(8)
    707–716.doi:10.1139/p2012-033.
  12. ↑ (2006) Ocean Biogeochemical Dynamics, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, USA.
  13. ↑ (1999).«Geochemical Consequences of Increased Atmospheric Carbon Dioxide on Coral Reefs».Science.284(5411)
    118–120.doi:10.1126/science.284.5411.118.
  14. ↑ (2000).«Effect of calcium carbonate saturation state on the calcification rate of an experimental coral reef».Global Biogeochemical Cycles.14(2)
    639.doi:10.1029/1999GB001195.
  15. ↑ 15,0 15,1 NASA. «The Slow Carbon Cycle». Consultat el 24 de juny de 2012.
  16. ↑ 16,0 16,1 The Carbon Cycle and Earth's Climate Information sheet for Columbia University Summer Session 2012 Earth and Environmental Sciences Introduction to Earth Sciences I
  17. ↑ [enllaç trencat] Vol. 9, No. 11 November 1999 GSA TODAY A Publication of the Geological Society of America
  18. ↑ 18,0 18,1 «A Breathing Planet, Off Balanç». NASA. Consultat el 13 de novembre de 2015.
  19. ↑ 19,0 19,1 Staff. «Àudio (66:01) - NASA News Conference - Carbon & Climate Telecon». NASA. Consultat el 12 de novembre de 2015.
  20. ↑ 20,0 20,1 St. Fleur, Nicholas. «Atmospheric Greenhouse Gas Levels Hit Record, Report Says», New York Claves, 10 de novembre de 2015. Consultat el 11 de novembre de 2015.
  21. ↑ 21,0 21,1 Ritter, Karl. «UK: In 1st, global temps average could be 1 degree C higher», AP News, 9 de novembre de 2015. Consultat el 11 de novembre de 2015.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Cicle_del_carbono&oldid=1592371»