Tots els elements de la terra, inclòs el carboni, es mouen en cicles, com a part d'un sistema tancat. No hi ha pèrdua ni entrada de carboni des de l'espai. El diagrama del cicle del carboni mostra diversos passos en el reciclatge del carboni al segle XXI.
El diagrama
El diagrama global del carboni de la Universitat de New Hamsphire representa les piscines i els fluxos que conformen el cicle del carboni. Les piscines de carboni emmagatzemen grans quantitats de carboni durant llargs períodes de temps i estan de color blau. Els fluxos són els processos que mouen el carboni d'una piscina a la següent i estan en vermell. Els fluxos tenen dues parts: una que elimina el carboni de l'aire i una altra que allibera el carboni fixat com a CO2 a l'atmosfera.
Piscines de carboni
Les quantitats de carboni que emmagatzemen les piscines s'esmenten al Petagrama de carboni (PgC). Una Pg és igual a mil milions de tones i també s'anomena Gigatones (Gt).
- Roques:La major part del carboni està tancat com a roques sedimentàries.
- Llit oceànic: La segona piscina de carboni més gran es troba sota els oceans en forma de diòxid de carboni (CO2) dissolt a l'aigua.
- Combustibles fòssils: La tercera reserva de carboni més gran són els combustibles fòssils, com el carbó, el lignit, el gas natural i el petroli, que es formen a partir de restes de plantes terrestres i marines i animals sota temperatura i pressió especials.
- Superfície de l'oceà: El carboni s'emmagatzema durant un curt període de temps a l'aigua superficial com a CO2 dissolt a l'aigua o als cossos de plantes i animals marins vius.
- Piscines terrestres: tot el carboni que s'acumula als arbres i sòls forma un altre pool a curt termini, i s'allibera després d'algunes dècades o segles, per exemple, quan es tallen arbres. o morir.
- Diòxid de carboni: El carboni present a l'aire en la seva forma gasosa, el CO2, ajuda a mantenir la terra calenta. Sense aquesta vida tal com existeix no seria possible a la terra. Hi ha una incorporació i una captació constants d'aquesta piscina de carboni.
Eliminació de carboni en fluxos
Les quantitats de carboni que es mouen cada any es mostren en PgC per any al diagrama. El CO2 s'elimina de l'aire i es fixa mitjançant processos diaris ràpids. La formació de matèria orgànica i els embornals de carboni és més lenta i requereix temps.
- Fotosíntesi - Les plantes verdes utilitzen CO2, juntament amb aigua i energia del sol en un procés anomenat fotosíntesi per formar sucres simples i després els nutrients que necessiten les plantes.
- Captació dels oceans - El CO2 atmosfèric s'agafa i s'utilitza per a la fotosíntesi també als oceans. Aquí els fitoplànctons són els equivalents de les plantes, de les quals depèn tota la vida als oceans. A més, el CO2 dissolt a l'aigua es converteix en carbonat de calci i s'utilitza en closques i esquelets d'animals marins.
- Cadena alimentària - Quan els herbívors mengen plantes, o els carnívors i omnívors mengen altres animals, aquest carboni es fa passar al llarg de la cadena alimentària per ajudar els animals a créixer, viure i múltiples.
- Afegit de matèria orgànica i escombraries - Quan les plantes i els animals moren, els microbis els descomponen per formar humus o matèria orgànica que passa a formar part del sòl. Brossa que es forma cada any quan els arbres llencen branquetes i fulles, i reciclen constantment el carboni al sòl. Això s'utilitza en part per al creixement de les plantes i manté el carboni circulant, mentre que la resta forma carboni del sòl.
Formació de piscines de carboni
Les quantitats de CO2 que s'utilitzen i el temps que romanen emmagatzemats com a carboni fix varien segons els diferents organismes i processos.
- Com que els arbres són de llarga vida i acumulen carboni a la tija, les fulles i les arrels, actuen com a embornals de carboni.
- Els sòls acumulen carboni com a matèria orgànica i arrels mortes que romanen al sòl molt després que una planta o arbre mor; hi ha quantitats enormes de biomassa en forma de les arrels vives creixents d'arbres i pastures al sòl. Els sòls formen un altre embornal de carboni important.
- Algunes petxines i esquelets d'animals marins s'acumulen al fons dels oceans per produir pedra calcària.
Els embornals de carboni són un flux o procés important que finalment donen lloc a piscines de carboni. A curt termini produeixen reserves de carboni terrestres i, a llarg termini, combustibles fòssils i roques.
Flux de la terra a l'oceà
Quan els rius desemboquen als oceans porten sediments rics en matèria orgànica amb ells. Els aiguamolls i les inundacions de les marees també mouen carboni en forma de matèria orgànica als oceans cada any.
Alliberament natural de diòxid de carboni
En el cicle natural del carboni, el carboni es torna a alliberar a l'atmosfera principalment mitjançant la respiració i la descomposició.
- Respiració de les plantes - La majoria dels éssers vius, microbis, plantes i animals terrestres respiren. Inspiren oxigen i exhalen CO2, en descompondre els aliments que han menjat. Aquest és un dels cicles més curts del carboni.
- Descomposició del sòl i respiració - Tota la matèria en descomposició de la terra no es converteix en matèria orgànica. Una part del carboni s'allibera directament a l'aire com a CO2. Els microbis i els petits aminals que viuen al sòl també alliberen CO2 cada dia quan respiren.
- Pèrdua d'oceà - La respiració i la descomposició de les plantes i els animals marins també alliberen CO2 a la piscina de carboni de l'atmosfera.
- Volcans - Una petita quantitat de carboni s'allibera a l'atmosfera per l'activitat volcànica.
Activitats humanes que alliberen diòxid de carboni
A més dels fluxos naturals, hi ha moltes activitats humanes que alliberen carboni fix a l'atmosfera com a CO2.
- Cremar combustibles fòssils- La combustió dels embornals de carboni llenya, carbó, gas natural, gasolina per a electricitat, calefacció, cuina o transport és una de les principals maneres d'alliberar carboni torna a l'aire. Molts dels combustibles fòssils també s'utilitzen amb finalitats industrials i afegeixen CO2 a l'atmosfera.
- Canvis en l'ús del sòl - La desforestació, l'eliminació de prats per crear assentaments, les granges que substitueixen el creixement natural i l'ús de maquinària que produeixen emissions tenen conseqüències a llarg termini. Condueix a l'addició de CO2 a la piscina de carboni atmosfèric.
Perspectives diferents dels diagrames addicionals
Hi ha molts tipus de diagrames del cicle del carboni i proporcionen informació diferent sobre aquest cicle vital.
- Cicle simple: El diagrama de la BBC representa un cicle simple del carboni. Així era el cicle del carboni en l'època preindustrial, fins fa 150 anys, quan les quantitats de moviment de carboni no eren un problema.
- Canvi climàtic: El cicle del carboni de la Universitat de Calgary és una anàlisi pictòrica de com les activitats humanes modernes han canviat el delicat equilibri del cicle del carboni.
- Processos químics: El cicle del carboni de Britannica se centra en les diverses reaccions químiques que influeixen en els fluxos i les piscines de carboni, i no en les quantitats de reciclatge de carboni. Aquest cicle és interessant per a les persones que volen conèixer les diferents formes en què existeix el carboni i com canvia.
Utilitzar el cicle del carboni
Hi ha un augment del 30% de CO2 a l'atmosfera, a causa de l'activitat humana en els darrers 150 anys. Com que el CO2 de l'aire provoca l'escalfament, afegir més CO2 a l'atmosfera també augmenta el seu efecte d'escalfament. Això ha provocat l'escalfament global i el canvi climàtic. Entendre el cicle del carboni i com i on el canvien les activitats humanes pot ajudar a trobar maneres i mètodes eficients per abordar el problema del canvi climàtic.