Vlastnosti uhlíkového cyklu, zásobníky, komponenty, úpravy
uhlíkového cyklu je to biogeochemický proces, který popisuje tok uhlíku na Zemi. Jedná se o výměnu uhlíku mezi různými zásobníky (atmosféra, biosféra, oceány a geologické sedimenty), jakož i jejich transformace do různých molekulárních uspořádání..
Uhlík je základním prvkem života živých bytostí. Na Zemi je ve své jednoduché formě přítomen jako uhlí nebo diamanty, ve formě anorganických sloučenin, jako je oxid uhličitý (CO)2) a metanu (CH4) a jako organické sloučeniny, jako je biomasa (materiál živých bytostí) a fosilní paliva (ropa a zemní plyn).
Cyklus uhlíku je jedním z nejsložitějších biogeochemických cyklů a má největší význam vzhledem k jeho dopadům na život na planetě. Lze jej rozdělit do dvou jednodušších cyklů, které jsou vzájemně propojeny.
Jedna zahrnuje rychlou výměnu uhlíku, který se vyskytuje mezi živými bytostmi a atmosférou, oceány a půdou. Další popisuje dlouhodobé geologické procesy.
V posledním století hladiny CO2 atmosféry značně vzrostly díky využití fosilních paliv k udržení neudržitelného ekonomického, sociálního a technologického modelu poháněného průmyslovou revolucí v 19. století.
Tato nerovnováha v globálním uhlíkovém cyklu přinesla změnu vzorců teploty a srážek, které jsou dnes vyjádřeny v tom, co známe jako změna klimatu.
Index
- 1 Obecné charakteristiky
- 2 Uhlíkové zásobníky
- 2,1 Atmosféra
- 2.2 Biosféra
- 2.3 Podlahy
- 2.4 Oceány
- 2.5 Geologické sedimenty
- 3 Komponenty
- 3.1 - Rychlý cyklus
- 3.2-Pomalý cyklus
- 4 Změny uhlíkového cyklu
- 4.1 Atmosférické změny
- 4.2 Ztráta organické hmoty
- 5 Odkazy
Obecné vlastnosti
Uhlík je nekovový chemický prvek. Tvůj symbol je C, jeho atomové číslo je 6 a jeho atomová hmotnost je 12.01. To má čtyři elektrony tvořit kovalentní chemické vazby (to je tetravalent) \ t.
Je to jeden z nejhojnějších prvků v zemské kůře. Čtvrtý nejhojnější prvek ve vesmíru, po vodíku, héliu a kyslíku, a druhý nejhojnější prvek v živých bytostech, po kyslíku.
Uhlík má velký význam pro život. Je to jedna z hlavních složek aminokyselin, které způsobují vznik proteinů a jsou základní složkou DNA všech živých bytostí..
Spolu s kyslíkem a vodíkem vytváří velkou rozmanitost sloučenin, jako jsou mastné kyseliny, složky všech buněčných membrán.
Uhlíkové zásobníky
Atmosféra
Atmosféra je plynná vrstva, která obklopuje Zemi. Obsahuje 0,001% globálního uhlíku, zejména ve formě oxidu uhličitého (CO2) a metanu (CH4).
Přestože je jedním z nejnižších zásobníků uhlíku na Zemi, podílí se na velkém počtu biochemických procesů. Představuje důležitý rezervoár pro udržení života na Zemi.
Biosféra
Biosféra obsahuje dvě třetiny celkového uhlíku na Zemi ve formě biomasy (živé a mrtvé). Uhlík je důležitou součástí struktury a biochemických procesů všech živých buněk.
Lesy nejen že představují rezervoár důležitého uhlíku v biosféře, ale některé typy byly rozpoznány jako výlevky, jako jsou mírné lesy..
Když jsou lesy v primárních fázích, berou CO2 atmosféry a skladovat ji ve formě dřeva. Zatímco když dosáhnou dospělosti, absorbují méně oxidu uhličitého, ale dřevo jejich stromů obsahuje obrovské množství uhlíku (přibližně 20% jejich hmotnosti)..
Mořské organismy také představují důležitou zásobárnu uhlíku. Uchovávají uhlík ve skořápce ve formě uhličitanu vápenatého.
Půdy
Půda obsahuje přibližně jednu třetinu uhlíku na Zemi v anorganických formách, jako je uhličitan vápenatý. Skladuje třikrát více uhlíku než atmosféra a čtyřikrát více uhlíku než biomasa rostlin. Půda je největší vodní nádrž v interakci s atmosférou.
Kromě toho, že se jedná o zásobník uhlíku, byla půda identifikována jako důležitá jímka; je to ložisko, které přispívá k absorpci vysoké a rostoucí koncentrace uhlíku v atmosféře ve formě CO2. Tento pokles je důležitý pro snížení globálního oteplování.
Kvalitní půdy s dobrým množstvím humusu a organických látek jsou dobrými zásobníky uhlíku. Tradiční a agroekologické postupy výsadby zachovávají půdní vlastnosti jako rezervoár nebo uhlíkové jímky.
Oceány
Oceány obsahují 0,05% globálního uhlíku na Zemi. Uhlík se nalézá hlavně ve formě bikarbonátu, který může se spojit s vápníkem a tvořit uhličitan vápenatý nebo vápenec, který se sráží na dně oceánu..
Oceány byly považovány za jeden z největších potoků CO2, absorbováním přibližně 50% uhlíku v atmosféře. Situace, která ohrožuje mořskou biologickou rozmanitost zvýšením kyselosti mořské vody.
Geologické sedimenty
Geologické sedimenty uložené v inertní formě v litosféře jsou největší zásobárnou uhlíku na Zemi. Uhlík zde uložený může být anorganického původu nebo organického původu.
Přibližně 99% uhlíku uloženého v litosféře je anorganický uhlík uložený v sedimentárních horninách, jako jsou vápencové skály.
Zbývající uhlík je směs organických chemických sloučenin přítomných v sedimentárních horninách, známých jako kerogen, vytvořených před miliony let sedimenty z biomasy, které jsou pohřbeny a vystaveny působení vysokého tlaku a teploty. Část těchto cherogenů je přeměněna na ropu, plyn a uhlí.
Komponenty
Globální uhlíkový cyklus lze lépe pochopit studiem dvou jednodušších cyklů, které mezi sebou interagují: krátký cyklus a dlouhý cyklus.
Krátký film se zaměřuje na rychlou výměnu uhlíku, kterou žijí živé bytosti. Zatímco dlouhý cyklus nastává v milionech let a zahrnuje výměnu uhlíku mezi vnitřkem a povrchem Země.
-Rychlý cyklus
Rychlý cyklus uhlíku je také známý jako biologický cyklus, protože je založen na výměně uhlíku, ke kterému dochází mezi živými organismy s atmosférou, oceány a půdou.
Atmosférický uhlík je přítomen hlavně jako oxid uhličitý. Tento plyn reaguje s molekulami vody v oceánech za vzniku hydrogenuhličitanového iontu. Čím vyšší je koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, tím větší je tvorba bikarbonátu. Tento proces pomáhá regulovat CO2 v atmosféře.
Uhlík ve formě oxidu uhličitého vstupuje do všech trofických sítí, a to jak suchozemských, tak vodních, prostřednictvím fotosyntetických organismů, jako jsou řasy a rostliny. Na druhé straně heterotrofní organismy získávají uhlík tím, že se živí autotrofními organismy.
Část organického uhlíku se vrací do atmosféry rozkladem organické hmoty (prováděné bakteriemi a plísněmi) a buněčným dýcháním (u rostlin a hub). Během dýchání, buňky používají energii uloženou v molekulách obsahujících uhlík (takový jako cukry) produkovat energii a CO2.
Další část organického uhlíku je přeměněna na sedimenty a nevrací se do atmosféry. Uhlík uložený v sedimentech mořské biomasy na dně moře (když organismy umírají) se rozkládá a CO2 rozpouští se v hluboké vodě. Tento CO2 je trvale odstraněna z atmosféry.
Podobně se část uhlíku uloženého ve stromech, spěchech a jiných lesních porostech pomalu rozkládá v močálech, mokřinách a mokřadech za anaerobních podmínek a nízké mikrobiální aktivity..
Tento proces produkuje rašelinu, houbovitou a lehkou hmotu, bohatou na uhlík, který se používá jako palivo a jako organické hnojivo. Přibližně jedna třetina veškerého zemského organického uhlíku je rašelina.
-Pomalý cyklus
Pomalý cyklus uhlíku zahrnuje výměnu uhlíku mezi horninami litosféry a povrchovým systémem Země: oceány, atmosféru, biosféru a půdu. Tento cyklus je hlavním regulátorem koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře v geologickém měřítku.
Anorganický uhlík
Oxid uhličitý rozpuštěný v atmosféře se spojuje s vodou za vzniku kyseliny uhličité. To reaguje s vápníkem a hořčíkem přítomným v zemské kůře za vzniku uhličitanů.
V důsledku erozního účinku deště a větru se karbonáty dostávají do oceánů, kde se hromadí dno moře. Uhličitany mohou být také asimilovány organismy, které nakonec umírají a sráží se na mořském dně. Tyto sedimenty se hromadí tisíce let a tvoří vápencové skály.
Usazené horniny mořského dna jsou absorbovány do pláště Země subduction (proces, který zahrnuje potopení oceánské zóny tektonické desky pod okrajem jiné desky) \ t.
V litosféře jsou sedimentární horniny vystaveny vysokým tlakům a teplotám a v důsledku toho se roztaví a chemicky reagují s jinými minerály, čímž se uvolňuje CO2. Takto uvolněný oxid uhličitý se vrací do atmosféry sopečnými erupcemi.
Anorganický uhlík
Další důležitou složkou tohoto geologického cyklu je organický uhlík. To pochází z biomasy pohřbené v anaerobních podmínkách a vysokém tlaku a teplotě. Tento proces vedl k tvorbě fosilních látek s vysokým obsahem energie, jako je uhlí, ropa nebo zemní plyn..
Během vzniku průmyslové revoluce, v 19. století, bylo objeveno využití fosilního organického uhlíku jako zdroje energie. Od dvacátého století došlo k trvalému nárůstu využívání těchto fosilních paliv, což v několika desetiletích způsobilo uvolnění velkého množství uhlíku na Zemi po tisíciletí do atmosféry po tisíciletí..
Změny uhlíkového cyklu
Cyklus uhlíku spolu s cykly vody a živin tvoří základ života. Udržení těchto cyklů určuje zdraví a odolnost ekosystémů a jejich schopnost poskytovat lidem blahobyt. Hlavní změny uhlíkového cyklu jsou uvedeny níže:
Atmosférické změny
Atmosférický oxid uhličitý je skleníkový plyn. Společně s metanem a jinými plyny absorbuje vyzařované teplo z povrchu země a zabraňuje jeho uvolnění do vesmíru.
Alarmující nárůst oxidu uhličitého v atmosféře a dalších skleníkových plynů změnil energetickou bilanci Země. To určuje globální cirkulaci tepla a vody v atmosféře, teplotní a srážkové vzorce, změny počasí a vzestup hladiny moře.
Hlavní změna lidského uhlíkového cyklu je založena na zvýšení emisí CO2. Od roku 1987 roční emise CO2 spalování fosilních paliv vzrostly přibližně o jednu třetinu.
Stavební průmysl také způsobuje přímé emise CO2 ve výrobě oceli a cementu.
Atmosférické emise oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého v odvětví dopravy se v posledních desetiletích rovněž zvýšily. Došlo k poměrně vysokému nárůstu nákupu osobních vozidel. Tento trend je navíc ve prospěch silnějších automobilů a vyšší spotřeby energie.
Změny ve využívání půdy vytvořily v posledních 150 letech přibližně jednu třetinu nárůstu oxidu uhličitého v atmosféře. Zejména ztrátou organického uhlíku.
Ztráta organické hmoty
Během posledních dvou desetiletí způsobila změna ve využívání půdy významný nárůst emisí oxidu uhličitého a metanu do atmosféry.
Snížení zalesněné oblasti na celém světě zpočátku způsobilo výraznou ztrátu biomasy v důsledku přeměny na pastviny a zemědělskou půdu.
Zemědělské využití území zmenšuje organickou hmotu, dosahuje nové a nižší rovnováhy v důsledku oxidace organické hmoty..
Nárůst emisí je také důsledkem drenáže rašeliny a mokřadů s vysokým obsahem organických látek. S nárůstem globální teploty se zvyšuje rychlost rozkladu organické hmoty v půdě a rašeliny, takže se riziko tohoto významného nasycení uhlíkem urychluje..
Tundry by mohly jít od bytí uhlíkové jímky se stát zdroji skleníkových plynů.
Odkazy
- Barker, S, J. A. Higg ins a H. Elderfield. 2003. Budoucnost uhlíkového cyklu: přezkum, odezva na kalcifikaci, zátěž a zpětná vazba o atmosférickém CO2. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně A, 361: 1977-1999.
- Berner, R.A. (2003). Dlouhodobý uhlíkový cyklus, fosilní paliva a složení atmosféry. Nature 246: 323-326.
- (2018, 1. prosince). Experimentální strojový překlad hesla Wikipedia z encyklopedie Wikipedia pořízený překladačem Eurotran. Datum konzultace: 19:15, 23. prosince 2018 z es.wikipedia.org.
- Cyklus uhlíku. (2018, 4. prosince). Experimentální strojový překlad hesla Wikipedia z encyklopedie Wikipedia pořízený překladačem Eurotran. Datum konzultace: 17:02, 23. prosince 2018 z en.wikipedia.org.
- 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). Globální uhlíkový cyklus: Test našich znalostí Země jako systému. Science, 290: 292-296.
- Program OSN pro životní prostředí. (2007). Globální prostředí Outlook GEO4. Phoenix Design Aid, Dánsko.
- Saugier, B. a J.Y. Pontailler (2006). Globální uhlíkový cyklus a jeho důsledky ve fotosyntéze v bolivijském Altiplanu. Ekologie v Bolívii, 41 (3): 71-85.