Карактеристике циклуса угљеника, резервоари, компоненте, измене
Тхе циклус угљеника то је биогеокемијски процес који описује проток угљеника на Земљи. Он се састоји у размени угљеника између различитих резервоара (атмосфера, биосфера, океани и геолошки седименти), као и њихова трансформација у различите молекуларне аранжмане..
Карбон је битан елемент у животу живих бића. На Земљи је присутан у свом једноставном облику као угаљ или дијаманти, у облику неорганских једињења, као што је угљен диоксид (ЦО2) и метан (ЦХ4), и као органска једињења, као што су биомаса (материјал живих бића) и фосилна горива (нафта и природни гас).
Циклус угљеника је један од најсложенијих биогеокемијских циклуса и од највећег значаја због његових реперкусија на живот на планети. Може се поделити на два једноставнија циклуса, која су међусобно повезана.
Један подразумева брзу размену угљеника који се јавља између живих бића и атмосфере, океана и земље. Други описује дугорочне геолошке процесе.
У нивоима ЦО у прошлом стољећу2 атмосфере су се знатно повећале због употребе фосилних горива за одржавање неодрживог економског, друштвеног и технолошког модела вођеног индустријском револуцијом у 19. веку.
Ова неравнотежа у глобалном циклусу угљеника довела је до промене у обрасцима температуре и падавина који се данас изражавају у ономе што знамо као климатске промене..
Индек
- 1 Опште карактеристике
- 2 Резервоари угљеника
- 2.1 Атмосфера
- 2.2 Биосфера
- 2.3 Подови
- 2.4 Оцеани
- 2.5 Геолошки седименти
- 3 Цомпонентс
- 3.1 - Брз циклус
- 3.2-Споро циклус
- 4 Измене циклуса угљеника
- 4.1 Атмосферске промене
- 4.2 Губитак органске материје
- 5 Референце
Опште карактеристике
Угљеник је неметални хемијски елемент. Ваш симбол је Ц, атомски број је 6, а атомска маса је 12.01. Има четири електрона да формира ковалентне хемијске везе (тетравалент).
То је један од најобилнијих елемената у земљиној кори. Четврти најраспрострањенији елемент у свемиру, после водоника, хелијума и кисеоника, и други најраспрострањенији елемент у живим бићима, после кисеоника.
Карбон има велики значај за живот. То је један од главних састојака аминокиселина које стварају протеине и битан је саставни део ДНК свих живих бића.
Заједно са кисеоником и водоником ствара велику разноликост једињења као што су масне киселине, састојци свих ћелијских мембрана.
Царбон ресервоирс
Атмосфера
Атмосфера је плиновити слој који окружује Земљу. Садржи 0,001% глобалног угљеника, углавном у облику угљен диоксида (ЦО2) и метан (ЦХ4).
Иако је један од најнижих резервоара угљеника на Земљи, он је укључен у велики број биохемијских процеса. Представља важан резервоар у одржавању живота на Земљи.
Биоспхере
Биосфера садржи две трећине укупног угљеника Земље у облику биомасе (живих и мртвих). Угљеник је важан део структуре и биохемијских процеса свих живих ћелија.
Шуме не представљају само резервоар важног угљеника у биосфери, већ су неке врсте препознате као судопери, као што су умерене шуме..
Када су шуме у примарним фазама, оне преузимају ЦО2 атмосфере и складиштити у облику дрвета. Док достижу зрелост, апсорбују мање угљен-диоксида, али дрво њихових стабала садржи огромне количине угљеника (око 20% њихове тежине).
Морски организми такође представљају важан резервоар угљеника. Они складиште угљеник у својим шкољкама, у облику калцијум карбоната.
Соилс
Земља садржи приближно једну трећину Земљиног угљеника у неорганским облицима, као што је калцијум карбонат. Она складишти три пута више угљеника од атмосфере и четири пута више угљеника од биомасе биљака. Земљиште је највеће резервоар у интеракцији са атмосфером.
Осим што је резервоар угљеника, земљиште је идентификовано као важан судопер; то је депозит који доприноси апсорпцији високе и растуће концентрације угљеника у атмосфери, у облику ЦО2. Овај судопер је важан за смањење глобалног загријавања.
Квалитетна тла, са добром количином хумуса и органске материје, добра су резервоара угљика. Традиционалне и агро-еколошке праксе садње одржавају својства земљишта као резервоар или понор угљеника.
Оцеанс
Океани садрже 0,05% глобалног угљеника Земље. Карбон се налази углавном у облику бикарбоната, који се може комбиновати са калцијумом и формирати калцијум карбонат или кречњак, који се таложи на дну океана..
Океани су сматрани једним од највећих понора ЦО2, апсорбовањем око 50% атмосферског угљеника. Ситуација која је угрозила морски биодиверзитет повећањем киселости морске воде.
Геолошки седименти
Геолошки седименти похрањени у инертном облику у литосфери су највећи резервоар угљика на Земљи. Угљеник ускладиштен овде може бити неорганског порекла или органског порекла.
Око 99% угљеника ускладиштеног у литосфери је неоргански угљен који се налази у седиментним стенама, као што су кречњачке стене.
Преостали угљен представља мешавину органских хемијских једињења присутних у седиментним стенама, познатим као кероген, формиран пре милион година седиментима биомасе који су закопани и подложни дејству високог притиска и температуре. Део ових херогена се претвара у нафту, гас и угаљ.
Компоненте
Глобални циклус угљеника може се боље разумјети проучавањем два једноставнија циклуса који међусобно дјелују: кратак циклус и дуг циклус.
Кратки филм фокусира се на брзу размјену угљика коју доживљавају жива бића. Док се дуг циклус одвија милионима година и укључује размјену угљика између унутрашњости и површине Земље.
-Брзи циклус
Брзи циклус угљеника је такође познат као биолошки циклус, јер се заснива на размени угљеника који се јавља између живих организама са атмосфером, океанима и земљом..
Атмосферски угљеник је присутан углавном као угљен диоксид. Овај гас реагује са молекулима воде у океанима да би произвео бикарбонатни јон. Што је већа концентрација угљен-диоксида у атмосфери, то је већа формација бикарбоната. Овај процес помаже у регулисању ЦО2 у атмосфери.
Угљик, у облику угљичног диоксида, улази у све трофичке мреже, и копнене и водене, кроз фотосинтетске организме, као што су алге и биљке. С друге стране, хетеротрофни организми добијају угљеник храњењем на аутотрофне организме.
Део органског угљеника се враћа у атмосферу разградњом органске материје (коју врше бактерије и гљивице) и станичном дисањем (у биљкама и гљивама). Током дисања, ћелије користе енергију ускладиштену у молекулима који садрже угљеник (као што су шећери) да би произвели енергију и ЦО2.
Други део органског угљеника се претвара у седименте и не враћа се у атмосферу. Угљен који се складишти у седиментима морске биомасе на дну мора (када организми умиру), разлажу се и ЦО2 раствара се у дубокој води. Тхис ЦО2 се трајно уклања из атмосфере.
Слично томе, део угљеника који се складишти у дрвећу, рововима и другим шумским биљкама полако се распада у мочварама, мочварама и мочварама под анаеробним условима и ниском микробном активношћу..
Овај процес производи тресет, спужвасту и лагану масу, богату угљеником, која се користи као гориво и као органско ђубриво. Приближно једна трећина укупног земаљског органског угљеника је тресет.
-Слов цицле
Спори циклус угљеника обухвата размену угљеника између стена литосфере и површинског система Земље: океане, атмосферу, биосферу и земљиште. Овај циклус је главни контролор концентрације атмосферског угљен-диоксида на геолошкој скали.
Неоргански угљеник
Угљен диоксид, растворен у атмосфери, комбинује се са водом да би се формирала угљена киселина. Ово реагује са калцијумом и магнезијумом присутним у земљиној кори да би се формирали карбонати.
Због ефекта ерозије кише и ветра, карбонати стижу до океана, где се акумулира дно мора. Карбонати се могу асимилирати и организмима, који на крају умиру и таложе се на морском дну. Ови седименти се акумулирају хиљадама година и формирају вапненачке стијене.
Седиментне стијене морског дна апсорбирају се у Земљин плашт субдукцијом (процес који укључује потапање оцеанске зоне тектонске плоче испод руба друге плоче).
У литосфери седиментне стијене су изложене високим притисцима и температурама и као посљедица тога се топи и кемијски реагирају с другим минералима, ослобађајући ЦО2. Тако ослобођени угљен диоксид се враћа у атмосферу вулканским ерупцијама.
Неоргански угљеник
Друга важна компонента овог геолошког циклуса је органски угљеник. Ово потиче од биомасе закопане у анаеробним условима и високог притиска и температуре. Овај процес је довео до стварања фосилних супстанци са високим енергетским садржајем, као што су угаљ, нафта или природни гас..
Током настанка индустријске револуције, у 19. веку, откривено је коришћење фосилног органског угљеника као извора енергије. Од двадесетог века дошло је до сталног повећања употребе ових фосилних горива, што је за неколико деценија проузроковало ослобађање великих количина угљеника акумулираног у земљи током хиљада година..
Измене циклуса угљеника
Циклус угљика, заједно с циклусима воде и храњивих твари, чини основу живота. Одржавање ових циклуса одређује здравље и отпорност екосистема и њихову способност да обезбеде добробит човечанству. Главне измене угљеничног циклуса наведене су у наставку:
Атмосферске промјене
Атмосферски угљен диоксид је стакленички плин. Заједно са метаном и другим гасовима, он апсорбује зрачену топлоту са површине земље, спречавајући њено ослобађање у свемир.
Забрињавајући пораст угљичног диоксида у атмосфери и других стакленичких плинова промијенио је енергетски биланс Земље. То одређује глобалну циркулацију топлоте и воде у атмосфери, температуру и обрасце падавина, промене у временским обрасцима и пораст нивоа мора.
Главна људска промјена циклуса угљика темељи се на повећању емисије ЦО2. Од 1987, годишње глобалне емисије ЦО2 изгарања фосилних горива су порасле за отприлике једну трећину.
Грађевинска индустрија такође узрокује директне емисије ЦО2 у производњи челика и цемента.
Атмосферске емисије моноксида и угљичног диоксида у сектору транспорта такођер су порасле у посљедњим деценијама. Дошло је до релативно високог повећања у куповини личних возила. Поред тога, тренд је у корист тежих аутомобила и веће потрошње енергије.
Промјене у кориштењу земљишта генерирале су отприлике једну трећину повећања угљичног диоксида у атмосфери у протеклих 150 година. Нарочито кроз губитак органског угљеника.
Губитак органске материје
Током последње две деценије, промена у коришћењу земљишта довела је до значајног повећања емисије угљен-диоксида и метана у атмосферу.
Смањење шумског подручја широм свијета је на почетку изазвало значајан губитак биомасе као резултат преласка на пашњаке и пољопривредне површине..
Пољопривредна употреба земљишта смањује органску материју, достижући нову и инфериорну равнотежу, услед оксидације органске материје.
Повећање емисија је резултат и дренаже тресета и мочварних подручја са високим садржајем органских производа. Са порастом глобалне температуре, брзина распадања органске материје у земљишту и тресету се повећава, тако да се убрзава ризик од овог значајног засићења угљеника..
Тундре би могле да пређу од понирања угљеника до извора гасова стаклене баште.
Референце
- Баркер, С, Ј. А. Хигг инс и Х. Елдерфиелд. 2003. Будућност циклуса угљеника: преглед, одговор калцификације, баласт и повратне информације о атмосферском ЦО2. Филозофски послови Краљевског друштва у Лондону, 361: 1977-1999.
- Бернер, Р.А. (2003). Дугорочни циклус угљеника, фосилна горива и атмосферски састав. Натуре 246: 323-326.
- (2018, 1. децембар). Википедиа, Тхе фрее енцицлопедиа. Датум консултације: 19:15, 23. децембар 2018. године са ес.википедиа.орг.
- Царбон цицле. (2018, 4. децембар). Википедиа, Тхе фрее енцицлопедиа. Датум консултације: 17:02, 23. децембар 2018. на ен.википедиа.орг.
- Фалковски, П, РЈ Сцхолес, Е. Боиле, Ј. Цанаделл, Д. Цанфиелд, Ј. Елсер, Н. Грубер, К. Хиббард, П. Хогберг, С. Линдер, ФТ Мацкензие, Б. Мооре ИИИ, Т. Педерсен, И. Росентхал, С. Сеитзингер, В. Сметацек, В. Стеффен. (2000). Глобални циклус угљеника: тест нашег знања о Земљи као систему. Сциенце, 290: 292-296.
- Програм Уједињених нација за животну средину. (2007). Глобал Енвиронмент Оутлоок ГЕО4. Пхоеник Десигн Аид, Данска.
- Саугиер, Б. и Ј.И. Понтаиллер (2006). Глобални циклус угљеника и његове последице у фотосинтези у боливијском Алтиплану. Екологија у Боливији, 41 (3): 71-85.