Obieg węgla

Cykl węgla opisuje magazynowanie i wymianę węgla między biosferą Ziemi, atmosferą, hydrosferą i geosferą. NASA

The węgiel cykl opisuje magazynowanie i wymianę węgla między Ziemią biosfera (żywa materia), atmosfera (powietrze), hydrosfera (woda) i geosfera (ziemia). Głównymi rezerwuarami węgla są atmosfera, biosfera, oceany, osady i wnętrze Ziemi. Zarówno działalność naturalna, jak i ludzka przenosi węgiel między zbiornikami.

Kluczowe wnioski: cykl węglowy

• Cykl węgla to proces, w którym pierwiastek węgla przemieszcza się przez atmosferę, ląd i ocean.
• Obieg węgla i azot są kluczem do zrównoważenia życia na Ziemi.
• Głównymi rezerwuarami węgla są atmosfera, biosfera, ocean, osady oraz skorupa i płaszcz Ziemi.
• Antoine Lavoisier i Joseph Priestly jako pierwsi opisali cykl węglowy.

Dlaczego warto badać cykl węglowy?

Istnieją dwa ważne powody, dla których warto poznać obieg węgla i zrozumienie.

Węgiel jest pierwiastek niezbędny do życia jakie znamy. Żywe organizmy pozyskują węgiel ze swojego środowiska. Kiedy umierają, węgiel wraca do środowiska nieożywionego. Jednakże stężenie węgla w materii żywej (18%) jest około 100 razy wyższe niż stężenie węgla w ziemi (0,19%). Pobieranie węgla przez organizmy żywe i powrót węgla do środowiska nieożywionego nie są w równowadze.

Drugim ważnym powodem jest to, że obieg węgla odgrywa kluczową rolę w klimat globalny . Chociaż obieg węgla jest ogromny, ludzie są w stanie na niego wpływać i modyfikować ekosystem. Dwutlenek węgla uwalniany w wyniku spalania paliw kopalnych jest około dwukrotnie wyższy niż pobór netto przez rośliny i oceany.

Formy węgla w obiegu węgla

Sarayut Thaneerat / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-5' />

Fotoautotrofy pobierają dwutlenek węgla i zamieniają go w związki organiczne.

Sarayut Thaneerat / Getty Images

Węgiel istnieje w kilku formach, gdy przechodzi przez cykl węglowy.

Węgiel w środowisku nieożywionym

Środowisko nieożywione zawiera substancje, które nigdy nie były żywe, a także materiały zawierające węgiel, które pozostają po śmierci organizmów. Węgiel znajduje się w nieożywionej części hydrosfery, atmosfery i geosfery jako:

• Węglan (CaCO₃) skały: wapień i koral
• Martwa materia organiczna, taka jak próchnica w glebie
• Paliwa kopalne z martwej materii organicznej (węgiel, ropa, gaz ziemny)
• Dwutlenek węgla (CO_dwa) w powietrzu
• Dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie z wytworzeniem HCO₃⁻

Jak węgiel wchodzi do żywej materii?

Węgiel wnika do żywej materii przez autotrofy, które są organizmami zdolnymi do wytwarzania własnych składników odżywczych z materiałów nieorganicznych.

Fotoautotrofyodpowiadają za większość konwersji węgla w organiczne składniki odżywcze. Fotoautotrofy, głównie rośliny i glony, wykorzystują światło słoneczne, dwutlenek węgla i wodę do tworzenia organicznych związków węgla (np. glukozy).Chemoautotrofyto bakterie i archeony, które przekształcają węgiel z dwutlenku węgla w formę organiczną, ale energię do reakcji czerpią raczej z utleniania cząsteczek niż ze światła słonecznego.

Jak węgiel jest zwracany do środowiska nieożywionego?

Węgiel powraca do atmosfery i hydrosfery poprzez:

• Spalanie (jako węgiel pierwiastkowy i kilka związków węgla)
• Oddychanie roślin i zwierząt (jako dwutlenek węgla, CO_dwa)
• Rozpad (jako dwutlenek węgla, jeśli obecny jest tlen lub jako metan, CH₄, jeśli nie ma tlenu)

Głęboki cykl węglowy

Cykl węgla na ogół składa się z ruchu węgla przez atmosferę, biosfery, ocean i geosferę, ale głęboki obieg węgla między płaszczem a skorupą geosfery nie jest tak dobrze zrozumiany jak inne części. Bez ruchu płyt tektonicznych i aktywności wulkanicznej węgiel zostałby ostatecznie uwięziony w atmosferze. Naukowcy uważają, że ilość węgla zmagazynowanego w płaszczu jest około tysiąc razy większa niż ilość znaleziona na powierzchni.

Źródła

• Archer, Dawid (2010). Globalny cykl węglowy . Princeton: Wydawnictwo Uniwersytetu Princeton. ISBN 9781400837076.
• Falkowski , P. ; Scholes, RJ; Boyle, E.; i in. (2000). „Globalny cykl węglowy: test naszej wiedzy o Ziemi jako systemie”. Nauki ścisłe . 290 (5490): 291-296. doi:10.1126/nauka.290.5490.291
• Lal, Rattan (2008). „Sekwestracja atmosferycznego CO”_dwaw globalnych rezerwuarach węgla”. Energetyka i Nauka o Środowisku . 1:86-100. doi:10.1039/b809492f
• Morse'a, Johna W.; MacKenzie, FT (1990). „Rozdział 9 Obecny cykl węglowy i wpływ człowieka”. Geochemia węglanów osadowych. Rozwój sedymentologii . 48. s. 447–510. doi:10.1016/S0070-4571(08)70338-8. ISBN 9780444873910.
• Prentice I.C. (2001). „Cykl węgla i atmosferyczny dwutlenek węgla”. W Houghton J.T. (red.). Zmiany klimatyczne 2001: Podstawa naukowa: wkład I grupy roboczej do trzeciego raportu oceniającego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu.