Cicuitul carbonului in natura

Cicuitul carbonului in natura

Viata se bazeaza pe carbon. Acesta este elementul chimic care constituie cea mai mare parte a compusilor organici, de la combustibilii fosili la cele mai complexe molecule (ADN si ARN) care controleaza genetica reproducerii organismelor. Prin greutate, carbonul nu este cel mai predominant element care face parte din crusta planetei Pamant. De fapt, in litosfera exista doar 0,032 % carbon ca si greutate. In comparatie, oxigenul si respectiv siliciul compun 45,2 % si 29,4 % din masa solida a Pamantului.

Carbonul este inmagazinat pe planeta noastra in cateva importante mari depozite prezentate in schema si tabelul de mai jos: (1) ca si molecule organice in organisme vii si moarte care se gasesc in biosfera; (2) ca si gaz – dioxid de carbon in atmosfera; (3) ca si materii organice in sol; (4) in litosfera ca si carburanti fosili si roci sedimentare in depozite de calcare si dolomiti; si (5) in mari si oceane ca dizolvati atmosferici de dioxid de carbon si carbonati de calciu in scoici si organisme marine.

CIRCUITUL CARBONULUI

Cele mai importante depozite de carbon de pe Pamant - estimari

Ecosistemele obtin majoritatea dioxidului de carbon din atmosfera. Un numar important de organisme autotrofe au mecanisme specializate care permit absobtia acestui gaz in celulele proprii. Cu adaugarea apei si a energiei din radiatiile solare, aceste organisme utilizeaza fotosinteza pentru a face transformarea chimica a dioxidului de carbon in molecule de zahar cu continut de carbon.

Aceste molecule pot fi modificate chimic de catre aceste organisme prin aportul metabolic al altor elemente care produc compusi mult mai complecsi cum sunt proteinele, celuloza si aminoacizii. Cateva dintre aceste materii organice produse in plante sunt apoi modificate prin consum de catre animale heterotrofice.

Dioxidul de carbon intra in apa marilor si oceanelor printr-un mecanism simplu de difuzie. Odata dizolvate in apa de mare, dioxidul de carbon ramane asa cum e sau se poate modifica in carbonati (CO₃^-2) sau bicarbonati (HCO₃^-). Diverse forme de animale marine fixeaza bicarbonatii cu calciu (Ca⁺²) pentru a produce carbonat de calciu (CaCO₃). Aceasta substanta este folosita pentru repoducerea scoicilor sau a altor parti ale vietuitoarelor marine cum ar fi: coralii, racii, stridiile, cateva protozoare, si cateva alge. Cand aceste organisme mor, invelisul scoicilor si diverse parti ale corpului se scufunda pe fundul marilor si oceanelor acumulandu-se in depozite bogate in carbonati. Dupa lungi perioade de timp, aceste depozite sunt considerate din punct de vedere fizico-chimic roci sedimentare. Depozitele din mari si oceane constituie de departe cele mai mari rezervoare de carbon ale planetei – dupa cum se vede si in tabel.

Carbonul este eliberat in ecosistem ca si gaz de dioxid de carbon prin procesul de respiratie. Acest proces are loc atat la plante cat si la animale implicand descompunerea moleculelor organice pe baza de carbon in dioxid de carbon si alti compusi. Circuitul alimentar primar contine o multime de organisme al caror prim rol ecologic este de a descompune materia organica in produsi anorganici.

De-a lungul a miliarde de ani, cantitatea de dioxid de carbon care se gaseste in atmosfera a fost tot timpul in descrestere. Oamenii de stiinta au format ipoteza ca aceasta schimbare este un raspuns la cresterea puterii solare in aceeasi perioada de timp. Valorile ridicate ale dioxidului de carbon au ajutat reglarea temperaturii Pamantului la valori usor ridicate fata de cele care se intampla azi. Aceste temperaturi moderate au permis inflorirea vietii plantelor contrar efectului de radiatie solara. Marirea efectului de sera, datorat unei concentratii mai mari de dioxid de carbon in atmosfera, a suplimentat productia de energie solara prin niveluri mai ridicate ale radiatiilor. Cu cat soarele era mai intens, diverse mecanisme biologice au stocat in mod gradat dioxidul de carbon din atmosfera in carburantii fosili si rocile sedimetare. Pe scurt, acest proces de reglare a mentinut temperatura constanta pe Pamant.

Carbonul este inmagazinat in litosfera atat in forma organica cat si anorganica. Depozitele anorganice din litosfera includ carburantii fosili ca petrolul, carbunele, gazul natural, sisturi si carbonati de baza in depozite de roci calcaroase. Formele organice ale carbonului in litosfera includ litiera, materii organice, si substante humice din soluri. Dioxidul de carbon este eliberat din interiorul litosferei si prin vulcani.

De la REVOLUTIA INDUSTRIALA, umanitatea a marit extraordinar cantitatea de dioxid de carbon care se gaseste in atmosfera si apele Pamantului. Nivelul din atmosfera a crescut cu peste 30 %, de la aproximativ 275 parti/milion in anii 1700 la peste 365 parti/milion in zilele noastre. Oamenii de stiinta estimeaza ca viitoarele niveluri de dioxid de carbon din atmosfera ar putea ajunge la valori cuprinse intre 450 si 600 parti/milion in anul 2100. majoritatea acestui gaz provine din activitatile omului incluzand arderea combustibililor fosili si modificarile din aurul verde al Pamantului – iarba, paduri. Emisiile obtinute din arderea combustibililor sunt de insumeaza aproximativ 65 % in plus fasa de dioxidul de carbon aflat in atmosfera Pamantului. Ceilalti 35% deriva din defrisarile, despaduririle si conversia ecosistemelor naturale catre agricultura. Cercetatorii au aratat ca ecosistemele naturale pot sa inmagazineze de la 20 pana la de 100 de ori mai mult dioxid de carbon decat terenurile agricole.