Oglekļa cikla raksturojums, rezervuāri, sastāvdaļas, izmaiņas



The oglekļa cikls tas ir bioģeoķīmiskais process, kas raksturo oglekļa plūsmu uz Zemes. Tas sastāv no oglekļa apmaiņas starp dažādiem rezervuāriem (atmosfēra, biosfēra, okeāni un ģeoloģiskie nogulumi), kā arī to pārveidošanu dažādos molekulāros režīmos..

Ogleklis ir būtisks elements dzīvo būtņu dzīvē. Uz Zemes tas ir vienkāršā formā kā ogles vai dimanti neorganisko savienojumu veidā, piemēram, oglekļa dioksīds (CO2) un metāns (CH4) un kā organiskie savienojumi, piemēram, biomasa (dzīvo būtņu materiāls) un fosilais kurināmais (nafta un \ t.

Oglekļa cikls ir viens no sarežģītākajiem bioģeoķīmiskajiem cikliem, un tas ir visnozīmīgākais, ņemot vērā tā ietekmi uz dzīvi uz planētas. To var iedalīt divos vienkāršākos ciklos, kas ir savstarpēji saistīti.

Viens no tiem ir ātra oglekļa apmaiņa, kas notiek starp dzīvajām būtnēm un atmosfēru, okeāniem un augsni. Vēl viens apraksta ilgtermiņa ģeoloģiskos procesus.

Pagājušā gadsimta CO līmeņos2 atmosfēras ir ievērojami palielinājušās, pateicoties fosilā kurināmā izmantošanai, lai saglabātu ilgtspējīgu ekonomisko, sociālo un tehnoloģisko modeli, ko vada rūpniecības revolūcija 19. gadsimtā..

Šī nelīdzsvarotība globālajā oglekļa ciklā ir radījusi izmaiņas temperatūras un nokrišņu modeļos, kas šodien ir izteikti, kā mēs zinām kā klimata pārmaiņas..

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Oglekļa rezervuāri
    • 2.1 Atmosfēra
    • 2.2 Biosfēra
    • 2.3. Grīdas
    • 2.4 Okeāni
    • 2.5 Ģeoloģiskās nogulsnes
  • 3 Komponenti
    • 3.1 - ātrs cikls
    • 3.2. Lēnais cikls
  • 4 Oglekļa cikla izmaiņas
    • 4.1. Atmosfēras izmaiņas
    • 4.2 Organisko vielu zudums
  • 5 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Ogleklis ir nemetālisks ķīmiskais elements. Jūsu simbols ir C, tā atomu skaits ir 6 un atomu masa ir 12,01. Tai ir četri elektroni, lai izveidotu kovalentās ķīmiskās saites (tas ir tetravalents).

Tas ir viens no bagātākajiem zemes garozas elementiem. Ceturtais visvairāk bagātīgais elements Visumā pēc ūdeņraža, hēlija un skābekļa un otrais bagātākais elements dzīvās būtnēs pēc skābekļa.

Oglim ir liela nozīme dzīvē. Tā ir viena no galvenajām aminoskābju sastāvdaļām, kas izraisa proteīnus un ir būtiska visu dzīvo būtņu DNS sastāvdaļa..

Kopā ar skābekli un ūdeņradi tā veido daudzveidīgu savienojumu, piemēram, taukskābju, visu šūnu membrānu sastāvdaļu.

Oglekļa rezervuāri

Atmosfēra

Atmosfēra ir gāzveida slānis, kas ieskauj Zemi. Tā satur 0,001% pasaules oglekļa, galvenokārt oglekļa dioksīda veidā (CO2) un metāns (CH4).

Neskatoties uz to, ka tas ir viens no zemākajiem oglekļa rezervuāriem uz Zemes, tas ir iesaistīts daudzos bioķīmiskos procesos. Tas ir svarīgs dzīvības uzturēšanas uz Zemes rezervāts.

Biosfēra

Biosfērā ir divas trešdaļas no zemes kopējās oglekļa biomasas (dzīvo un mirušo) veidā. Ogleklis ir svarīga visu dzīvo šūnu struktūras un bioķīmisko procesu sastāvdaļa.

Meži ne tikai veido svarīga oglekļa rezervuāru biosfērā, bet daži veidi ir atzīti par izlietnēm, piemēram, mēreniem mežiem..

Kad meži atrodas primārajos posmos, viņi veic CO2 no atmosfēras un glabā to koka veidā. Kamēr tie sasniedz briedumu, tie absorbē mazāk oglekļa dioksīda, bet to koku koks satur milzīgu oglekļa daudzumu (aptuveni 20% no to svara).

Jūras organismi ir arī svarīgs oglekļa rezervuārs. Tās uzglabā oglekli savās čaulās kalcija karbonāta veidā.

Augsnes

Augsne satur aptuveni vienu trešdaļu no Zemes oglekļa neorganiskās formās, piemēram, kalcija karbonātā. Tā uzglabā trīs reizes vairāk oglekļa nekā atmosfērā un četras reizes vairāk oglekļa nekā augu biomasa. Augsne ir lielākā rezervuāra mijiedarbība ar atmosfēru.

Papildus tam, ka augsne ir oglekļa rezervuārs, tā ir atzīta par svarīgu izlietni; tas ir depozīts, kas palīdz absorbēt augstu un pieaugošo oglekļa koncentrāciju atmosfērā CO veidā2. Šī izlietne ir svarīga globālās sasilšanas mazināšanai.

Kvalitatīvas augsnes ar labu humusu un organisko vielu daudzumu ir labas oglekļa tvertnes. Tradicionālās un agroekoloģiskās stādīšanas metodes uztur augsnes īpašības kā rezervuāru vai oglekļa izlietni.

Okeāni

Okeāni satur 0,05% no pasaules oglekļa. Oglekli galvenokārt iegūst bikarbonāta veidā, kas var apvienoties ar kalciju un veidot kalcija karbonātu vai kaļķakmeni, kas nogulsnējas okeāna apakšā..

Okeāni ir uzskatāmi par vienu no lielākajām CO2, absorbējot aptuveni 50% atmosfēras oglekļa. Situācija, kas apdraud jūras bioloģisko daudzveidību, palielinot jūras ūdens skābumu.

Ģeoloģiskie nogulumi

Ģeoloģiskās nogulsnes, kas litosfērā ir inertā veidā, ir lielākais oglekļa rezervuārs uz Zemes. Šeit uzglabātais ogleklis var būt neorganiskas izcelsmes vai organiskas izcelsmes.

Aptuveni 99% oglekļa, kas glabājas litosfērā, ir neorganisks ogleklis, kas glabājas nogulsnēs, piemēram, kaļķakmens klintīs..

Atlikušais ogleklis ir organisko ķīmisko savienojumu maisījums, kas atrodas nogulumiežu akmeņos, kas pazīstami kā kerogēni, kas pirms vairākiem gadiem veidojušies biomasas nogulumos, kas ir apglabāti un pakļauti augstam spiedienam un temperatūrai. Daļa no šiem Cherogens pārvērš naftu, gāzi un ogles.

Sastāvdaļas

Globālo oglekļa ciklu var labāk izprast, pētot divus vienkāršākus ciklus, kas savstarpēji mijiedarbojas: īss cikls un ilgs cikls.

Īsajā filmā galvenā uzmanība tiek pievērsta straujai oglekļa apmaiņai, ko dzīvo būtņu pieredze. Kamēr ilgais cikls notiek miljoniem gadu, un tajā ietilpst arī oglekļa apmaiņa starp Zemes iekšpusi un virsmu.

-Ātrs cikls

Ātrais oglekļa cikls pazīstams arī kā bioloģiskais cikls, jo tas ir balstīts uz oglekļa apmaiņu, kas notiek starp dzīviem organismiem ar atmosfēru, okeāniem un augsni..

Atmosfēras ogleklis ir galvenokārt oglekļa dioksīds. Šī gāze reaģē ar ūdens molekulām okeānos, lai iegūtu bikarbonāta jonu. Jo lielāka ir atmosfēras oglekļa dioksīda koncentrācija, jo lielāks ir bikarbonāta veidošanās. Šis process palīdz regulēt CO2 atmosfērā.

Oglekļa dioksīda veidā oglekļa dioksīds nonāk visos trofiskajos tīklos, gan sauszemes, gan ūdens, izmantojot fotosintētiskos organismus, piemēram, aļģes un augus. Savukārt heterotrofiskie organismi iegūst oglekli, barojot tos ar autotrofiskiem organismiem.

Daļa organiskās oglekļa atgriežas atmosfērā, sadalot organiskās vielas (ko veic baktērijas un sēnītes) un šūnu elpošanu (augos un sēnītēs). Elpošanas laikā šūnas izmanto enerģiju, kas satur oglekli saturošas molekulas (piemēram, cukurus), lai ražotu enerģiju un CO2.

Vēl viena organiskās oglekļa daļa pārvēršas sedimentos un neatgriežas atmosfērā. Oglekļa krājumi jūras biomasas nogulsnēs jūras dibenā (kad organismi mirst), tie sadalās un CO \ t2 tas izšķīst dziļā ūdenī. Šī CO2 ir neatgriezeniski izņemta no atmosfēras.

Līdzīgi daļa no oglēm, kas tiek glabātas kokos, skriešanās un citos meža augos, lēni, purvi un mitrāji lēnām sadalās anaerobos apstākļos un zemā mikrobu aktivitātē..

Šis process rada kūdru, porainu un vieglu oglekļa masu, ko izmanto kā degvielu un organisko mēslojumu. Aptuveni viena trešdaļa no visas sauszemes organiskās oglekļa ir kūdra.

-Lēns cikls

Lēnais oglekļa cikls ietver oglekļa apmaiņu starp litosfēras klintīm un Zemes virsmas sistēmu: okeāniem, atmosfēru, biosfēru un augsni. Šis cikls ir galvenais atmosfēras oglekļa dioksīda koncentrācijas kontrolieris ģeoloģiskā mērogā.

Neorganiskā ogleklis

Atmosfērā izšķīdināts oglekļa dioksīds apvienojas ar ūdeni, veidojot ogļskābi. Tas reaģē ar kalcija un magnija saturu, kas atrodas zemes garozā, veidojot karbonātus.

Sakarā ar lietus un vēja erozijas efektu, karbonāti sasniedz okeānus, kur uzkrājas jūras dibens. Karbonātus var pielīdzināt arī organismiem, kas galu galā mirst un nogulsnes uz jūras gultnes. Šīs nogulsnes uzkrājas tūkstošiem gadu un veido kaļķakmens klintis.

Jūras gultnes nogulšņu ieži tiek absorbēti Zemes mantā ar subdukciju (process, kas ietver tektoniskās plāksnes okeāna zonas nogrimšanu zem citas plāksnes malas).

Litosfērā nogulsnes ir pakļautas augstam spiedienam un temperatūrai, un tādējādi tās izkausē un ķīmiski reaģē ar citiem minerāliem, atbrīvojot CO \ t2. Tādējādi izdalītais oglekļa dioksīds atgriežas atmosfērā caur vulkāna izvirdumiem.

Neorganiskā ogleklis

Vēl viena svarīga šīs ģeoloģiskā cikla sastāvdaļa ir organiskā ogleklis. Tas rodas no biomasas, kas apglabāta anaerobos apstākļos un augstā spiedienā un temperatūrā. Šis process radīja fosilās vielas ar augstu enerģijas saturu, piemēram, ogles, naftu vai dabasgāzi..

Rūpnieciskās revolūcijas rašanās laikā 19. gadsimtā tika atklāts fosilizēta organiskā oglekļa izmantošana kā enerģijas avots. Kopš divdesmitā gadsimta šo fosilā kurināmā izmantošana ir pastāvīgi palielinājusies, un dažu gadu desmitu laikā daudzas oglekļa daudzums, kas uzkrāts uz zemes tūkstošiem gadu, ir izplatījies atmosfērā..

Oglekļa cikla izmaiņas

Oglekļa cikls kopā ar ūdens un barības vielu ciklu veido dzīves pamatu. Šo ciklu saglabāšana nosaka ekosistēmu veselību un noturību, kā arī to spēju nodrošināt cilvēces labklājību. Oglekļa cikla galvenās izmaiņas ir minētas zemāk:

Atmosfēras izmaiņas

Atmosfēras oglekļa dioksīds ir siltumnīcefekta gāze. Kopā ar metānu un citām gāzēm tā absorbē izstaroto siltumu no zemes virsmas, novēršot tās izlaišanu kosmosā.

Satraucošs oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā un citās siltumnīcefekta gāzēs ir mainījis Zemes enerģijas bilanci. Tas nosaka siltuma un ūdens globālo apriti atmosfērā, temperatūras un nokrišņu modeļos, laika apstākļu pārmaiņas un jūras līmeņa celšanos.

Galvenais cilvēka oglekļa cikla izmaiņas pamatā ir CO emisiju pieaugums2. Kopš 1987. gada ikgadējās CO emisijas pasaulē2 no fosilā kurināmā sadedzināšanas ir pieaudzis aptuveni par vienu trešdaļu.

Arī būvniecības nozare rada tiešas CO emisijas2 tērauda un cementa ražošanā.

Pēdējo desmitgažu laikā ir palielinājusies arī monoksīda un oglekļa dioksīda atmosfēras emisija transporta nozarē. Personīgo transportlīdzekļu iegāde ir bijusi relatīvi augsta. Turklāt tendence ir par labu smagākām automašīnām un ar lielāku enerģijas patēriņu.

Izmaiņas zemes izmantošanā ir radījušas aptuveni vienu trešdaļu no atmosfēras oglekļa dioksīda pieauguma pēdējo 150 gadu laikā. Īpaši, zaudējot organisko oglekli.

Organisko vielu zudums

Pēdējo divu desmitgažu laikā zemes izmantošanas izmaiņas ir radījušas ievērojamu oglekļa dioksīda un metāna emisijas atmosfērā pieaugumu.

Meža platību samazināšana visā pasaulē sākotnēji ir izraisījusi ievērojamu biomasas zudumu, ko izraisīja pāreja uz ganībām un lauksaimniecības zemi.

Zemes lauksaimnieciskā izmantošana samazina organisko vielu daudzumu, sasniedzot jaunu un zemāku līdzsvaru organisko vielu oksidācijas dēļ..

Emisiju pieaugums ir arī kūdras un augsnes organisko vielu mitruma novadīšanas rezultāts. Pieaugot globālajai temperatūrai, palielinās organisko vielu sadalīšanās ātrums augsnē un kūdrā, tādējādi palielinoties šā svarīgā oglekļa piesātinājuma piesātinājuma riskam..

Tundras varētu būt no oglekļa piesaistes līdz kļūst par siltumnīcefekta gāzu avotiem.

Atsauces

  1. Barkers, S, J. A. Higgs un H. Elderfields. 2003. Oglekļa cikla nākotne: pārskats, kalcifikācijas reakcija, balasts un atgriezeniskā saite par atmosfēras CO2. Londonas Karaliskās biedrības filozofiskie darījumi A, 361: 1977-1999.
  2. Berner, R.A. (2003). Ilgtermiņa oglekļa cikls, fosilais kurināmais un atmosfēras sastāvs. Nature 246: 323-326.
  3. (2018. gada 1. decembris). Vikipēdija, brīvā enciklopēdija. Apspriešanās datums: 2018. gada 23. decembrī plkst. 19:15 no es.wikipedia.org.
  4. Oglekļa cikls. (2018. gada 4. decembris). Vikipēdija, brīvā enciklopēdija. Apspriešanās datums: 17:02, 2018. gada 23. decembris, no 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). Globālais oglekļa cikls: tests par zemi kā sistēmu. Science, 290: 292-296.
  6. ANO Vides programma. (2007). Globālā vides perspektīva GEO4. Phoenix Design Aid, Dānija.
  7. Saugier, B. un J.Y. Pontailler (2006). Globālais oglekļa cikls un tā sekas fotosintēzes laikā Bolīvijas Altiplānā. Ekoloģija Bolīvijā, 41 (3): 71-85.