KARBON DÖNGÜSÜ: ÖZELLIKLER, AŞAMALAR, ÖNEMI - ÇEVRE - 2025

Karbon döngüsü hava, su, toprak ve canlılar bu kimyasal elementin dolaşım sürecidir. Gaz tipi bir biyojeokimyasal döngüdür ve atmosferde en bol bulunan karbon şekli karbondioksittir (CO2).

En büyük karbon depoları okyanuslarda, fosil yakıtlarda, organik maddelerde ve tortul kayalarda bulunur. Aynı şekilde canlı organizmaların vücut yapısında da gereklidir ve fotosentez yoluyla trofik zincirlere CO2 olarak girer.

Fotosentezleyiciler (bitkiler, fitoplankton ve siyanobakteriler) karbonu atmosferik CO2'den emer ve ardından otoburlar onu bu organizmalardan alır. Bunlar etoburlar tarafından tüketilir ve son olarak tüm ölü organizmalar ayrıştırıcılar tarafından işlenir.

Atmosfer ve canlılara ek olarak, toprakta (edafosfer) ve suda (hidrosfer) karbon bulunur. Okyanuslarda, fitoplankton, makroalgler ve suda yaşayan anjiyospermler, fotosentez gerçekleştirmek için suda çözünmüş CO2'yi alır.

Karbon döngüsü illüstrasyon

CO2 sırasıyla kara ve suda yaşayan canlıların solunumu yoluyla atmosfere veya suya yeniden entegre olur. Canlılar öldüğünde, karbon, CO2 olarak veya tortul kayaların, kömür veya petrolün bir parçası olarak fiziksel çevreye yeniden entegre olur.

Karbon döngüsü çok önemlidir çünkü canlıların bir parçası olmak, gezegensel sıcaklığı ve suyun asitliğini düzenlemeye yardımcı olmak gibi farklı işlevleri yerine getirir. Aynı şekilde tortul kayaçların aşındırıcı süreçlerine katkıda bulunur ve insan için bir enerji kaynağı olarak hizmet eder.

karakteristikleri

Karbon

Bu element Evrende bolca altıncı sırada yer alır ve yapısı oksijen ve hidrojen gibi diğer elementlerle bağ kurmasına izin verir. Karmaşık yapısal formlara sahip polimerler oluşturabilen kovalent kimyasal bağlar oluşturan dört elektrondan (dört değerlikli) oluşur.

Atmosfer

Karbon atmosferde esas olarak karbondioksit (CO2) olarak, havanın bileşiminin% 0,04'ü oranında bulunur. Her ne kadar atmosferik karbon konsantrasyonu son 170 yılda insanların endüstriyel gelişmesine bağlı olarak önemli ölçüde değişti.

Sanayi döneminden önce, konsantrasyon 180 ila 280 ppm (milyonda parça) arasında değişiyordu ve bugün 400 ppm'yi aşıyor. Ayrıca çok daha küçük oranda metan (CH4) ve küçük izlerde karbon monoksit (CO) bulunmaktadır.

CO2 ve metan (CH4)

Bu karbon bazlı gazlar, uzun dalga enerjisini (ısı) emme ve yayma özelliğine sahiptir. Bu nedenle atmosferdeki varlığı, Dünya'nın yaydığı ısının uzaya kaçışını engelleyerek gezegenin sıcaklığını düzenler.

Bu iki gazdan metan daha fazla ısı yakalar, ancak CO2 göreceli bolluğu nedeniyle en belirleyici rolü oynar.

Biyolojik dünya

Canlı organizmaların yapısının çoğu, proteinlerin, karbonhidratların, yağların ve vitaminlerin oluşumunda gerekli olan karbondan oluşur.

Litosfer

Karbon, topraktaki organik madde ve havanın bir parçasıdır, ayrıca karbon, grafit ve elmas gibi temel formda bulunur. Aynı şekilde derin yataklarda bulunan hidrokarbonların (yağ, bitümler) temel bir parçasıdır.

Karbon oluşumu

Göl havzalarında, bataklıklarda veya sığ denizlerde bitki örtüsü ölürken, bitki artıkları suyla kaplı katmanlar halinde birikir. Bakterilerin neden olduğu yavaş bir anaerobik ayrışma süreci daha sonra oluşturulur.

Tortular, milyonlarca yıl boyunca aşamalı bir karbon zenginleştirme sürecinden geçen ayrışan organik materyal katmanlarını kaplıyor. Bu, turba (% 50 karbon), linyit (% 55-75), kömür (% 75-90) ve son olarak antrasit (% 90 veya daha fazla) aşamasından geçer.

Yağ oluşumu

Yavaş bir aerobik ayrışma ile başlar, daha sonra plankton, hayvan ve deniz veya göl bitkilerinin kalıntıları ile anaerobik bir faz vardır. Bu organik madde, tortul tabakalar tarafından gömüldü ve Dünya'nın içinde yüksek sıcaklıklara ve basınçlara maruz bırakıldı.

Bununla birlikte, yoğunluğu daha düşük olduğu için, petrol tortul kayaçların gözeneklerinden yükselir. Sonunda, ya geçirimsiz alanlarda hapsolur ya da sığ bitümlü yüzeyler oluşturur.

Hidrosfer

Hidrosfer, atmosferle, özellikle CO2 (suda çözünür) formundaki oksijen ve karbonla bir gaz alışverişi sağlar. Karbon, suda, özellikle okyanuslarda, esas olarak bikarbonat iyonları şeklinde bulunur.

Bikarbonat iyonları, deniz ortamının pH'ını düzenlemede önemli bir rol oynar. Öte yandan, deniz dibinde metan hidrat olarak hapsolmuş büyük miktarlarda metan var.

Asit yağmuru

Karbon, CO2 atmosferik su buharı ile reaksiyona girdiğinde ve H2CO3 oluşturduğunda, gazlı ortam ile sıvı arasına da nüfuz eder. Bu asit yağmur suyuyla çöker ve toprağı ve suyu asitleştirir.

Karbon döngüsünün aşamaları

Karbon yakalama ve depolama. Kaynak: Carbon_sequestration-2009-10-07.svg: * LeJean Hardin ve Jamie Paynederivative çalışması: Jarl Arntzen (konuşma) türev çalışması: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 )

Herhangi bir biyojeokimyasal döngü gibi, karbon döngüsü de bir ilişkiler ağından oluşan karmaşık bir süreçtir. Tanımlanmış aşamalara ayrılmaları yalnızca analizleri ve anlayışları için bir araçtır.

- Jeolojik sahne

Biletler

Bu aşamadaki karbon girdileri, asit yağmurları ve zemine filtrelenen hava ile atmosferden daha az gelir. Bununla birlikte, ana girdi, canlı organizmaların hem dışkıları hem de öldüklerinde vücutları tarafından katkılarıdır.

Depolama ve sirkülasyon

Bu aşamada karbon, litosferin kömür, petrol, gaz, grafit ve elmas gibi derin katmanlarında depolanır ve hareket eder. Aynı zamanda, donmuş toprakta (kutup enlemlerinde donmuş zemin tabakası) hapsolmuş karbonat kayalarının bir parçasıdır ve toprak gözeneklerinin su ve havasında çözülür.

Plaka tektoniğinin dinamiklerinde karbon, mantonun daha derin katmanlarına da ulaşır ve magmanın bir parçasıdır.

Gidiş

Yağmurun kalkerli kayalar üzerindeki etkisi onları aşındırır ve diğer elementlerle birlikte kalsiyum salınır. Bu karbonat kayalarının erozyonundan kaynaklanan kalsiyum nehirlere ve oradan okyanuslara yıkanır.

Benzer şekilde, CO ₂ salınır donmuş çözülür ya da toprak aşırı sürülerek zaman. Bununla birlikte, ana çıktı, litosferden kömür, petrol ve gazı çıkararak, bunları yakıt olarak yakmak için insan tarafından yönlendirilir.

Hidrokarbon tüketimine dayanan insan faaliyeti, atmosfere karbon salmaktadır.

- Hidrolojik aşama

Biletler

Atmosferik CO ₂ su yüzeyi çözünür karbonik asit oluşturmak ve metan Arktik tespit edilmiştir deniz yatağından litosferine girer ile temas haline gelir. Ek olarak, HCO ₃ iyonları , litosferdeki karbonat kayalarının erozyonu ve toprak yıkaması nedeniyle nehirlere ve okyanuslara girer .

Yağmur yağdığında, su atmosferden ve kayalardan karbondioksit şeklinde karbon taşır. Okyanusa ulaştıktan sonra mercanlar, planktonlar ve diğer suda yaşayan hayvanlar onu büyümek için kullanır. Bu canlılar - mercanlar, planktonlar ve suda yaşayan hayvanlar - ölür ve karbonu toprağa girerler.

Depolama ve sirkülasyon

CO2, karbonik asit (H2CO3) oluşturan suda çözünür, kabukların kalsiyum karbonatını çözer, kalsiyum asit karbonat (Ca (HCO3) 2) oluşturur. Bu nedenle karbon, suda esas olarak CO2, H2CO3 ve Ca (HCO3) 2 olarak bulunur ve dolaşır.

Öte yandan, deniz organizmaları, fotosentez ve solunum yoluyla su ortamlarıyla sürekli bir karbon alışverişini sürdürürler. Ayrıca, büyük karbon rezervleri deniz dibinde metan hidrat şeklindedir, düşük sıcaklıklar ve yüksek basınçlarla donmuştur.

Gidiş

Okyanus, CO2 ve metan da dahil olmak üzere atmosferle gaz alışverişinde bulunur ve metanın bir kısmı atmosfere salınır. Son zamanlarda, Norveç kıyıları gibi 400 m'den daha az derinliklerde okyanusal metan sızıntısında bir artış tespit edildi.

Küresel sıcaklıktaki artış suyu en fazla 400 m derinlikte ısıtmak ve bu metan hidratları serbest bırakmaktır. Pleistosen'de benzer bir süreç meydana geldi, büyük miktarlarda metan açığa çıktı, Dünya'yı daha fazla ısıttı ve Buz Devri'nin sona ermesine neden oldu.

- Atmosferik aşama

Biletler

Karbon, canlıların solunumundan ve bakteriyel metanojenik aktiviteden atmosfere girer. Benzer şekilde, bitki yangınları (biyosfer), hidrosfer ile değişim, fosil yakıtların yanması, volkanik aktivite ve yerden salınım (jeolojik) nedeniyle.

Patlayan bir yanardağ tarafından atmosfere jeolojik karbon salınımı. Yazar: Ciencia1.com

Depolama ve sirkülasyon

Atmosferde karbon esas olarak CO2, metan (CH4) ve karbon monoksit (CO) gibi gaz halindedir. Benzer şekilde, havada asılı karbon parçacıkları da bulabilirsiniz.

Gidiş

Atmosferik aşamadan gelen ana karbon çıktıları, okyanus suyunda çözünen ve fotosentezde kullanılan CO2'dir.

- Biyolojik aşama

Biletler

Karbon, bitkiler ve fotosentetik bakteriler tarafından gerçekleştirilen fotosentez işlemi ile biyolojik aşamaya CO2 olarak girer. Aynı şekilde erozyonla denize ulaşan ve kabuk imalatında çeşitli organizmalar tarafından kullanılan Ca2 + ve HCO3- iyonları.

Bitkiler ve mikroorganizmalar atmosferdeki karbondioksiti emer ve fotosentez yoluyla oksijene ve enerjiye dönüştürür.

Depolama ve sirkülasyon

Her hücre ve dolayısıyla canlıların vücutları, proteinler, karbonhidratlar ve yağlardan oluşan yüksek oranda karbondan oluşur. Bu organik karbon, birincil üreticilerin trofik ağları yoluyla biyosferde dolaşır.

Kapalı tohumlu bitkiler, eğrelti otları, ciğerotları, yosunlar, algler ve siyanobakteriler onu fotosentezle birleştirir. Daha sonra bu organizmalar, etoburlar için besin olan otoburlar tarafından tüketilir.

Otçul hayvanlar bitkileri tüketir ve atmosfere karbondioksit salar. Bu hayvanlar öldüğünde, karbonu toprağa yeniden entegre ediyorlar. Aynı şey okyanus tabanındaki mercan ve planktonda da olur

Gidiş

Karbon döngüsünde bu aşamadan diğerlerine karbon sızıntısı, onu toprağa, suya ve atmosfere yeniden entegre eden canlıların ölümüdür. Çok büyük ve şiddetli bir karbon ölümü ve salınımı, büyük miktarlarda CO2 üreten orman yangınlarıdır.

Öte yandan atmosfere en önemli metan kaynağı, hayvancılık tarafından sindirim süreçlerinde dışarı atılan gazlardır. Benzer şekilde, bataklıklarda ve pirinç mahsullerinde organik maddeyi ayrıştıran metanojenik anaerobik bakterilerin aktivitesi bir metan kaynağıdır.

Önem

Karbon döngüsü, bu elementin Dünya gezegeninde yerine getirdiği ilgili işlevler nedeniyle önemlidir. Dengeli dolaşımı, yaşamın bir işlevi olarak gezegen koşullarının sürdürülmesi için tüm bu ilgili işlevleri düzenlemeye izin verir.

Canlılarda

Karbon, karbonhidratların, proteinlerin ve yağların bir parçası olduğu için hücrelerin yapısındaki ana elementtir. Bu element, DNA'dan hücre zarlarına ve organellere, dokulara ve organlara kadar tüm yaşam kimyasının temelidir.

Dünya sıcaklığının düzenlenmesi

CO2, dünyadaki yaşam için uygun bir sıcaklığın korunmasını mümkün kılan ana sera gazıdır. CO2, su buharı ve diğerleri gibi atmosferik gazlar olmadan, Dünya tarafından yayılan ısı tamamen uzaya kaçacak ve gezegen donmuş bir kütle olacaktır.

Küresel ısınma

Öte yandan, şu anda insanların neden olduğu gibi atmosfere salınan fazla CO2 doğal dengeyi bozar. Bu, gezegenin aşırı ısınmasına neden olur, bu da küresel iklimi değiştirir ve biyolojik çeşitliliği olumsuz etkiler.

Okyanus pH'ının düzenlenmesi

Suda çözünen CO2 ve metan, okyanuslardaki suyun pH'ını düzenlemeye yönelik karmaşık mekanizmanın bir parçasıdır. Sudaki bu gazların içeriği ne kadar yüksekse, pH daha asidik hale gelir ve bu da sucul yaşam için olumsuzdur.

Güç kaynağı

Kömür, hem mineral kömür, hem petrol hem de doğal gaz olmak üzere fosil yakıtların önemli bir parçasıdır. Küresel aşırı ısınma ve ağır metal salınımı gibi ürettiği olumsuz çevresel etkiler nedeniyle kullanımı sorgulanmasına rağmen.

Ekonomik değer

Kömür, yakıt olarak kullanılması için iş kaynakları ve ekonomik kazançlar üreten bir mineraldir ve İnsanlığın ekonomik gelişimi bu hammaddenin kullanımına dayanmaktadır. Öte yandan, kristalize halindeki pırlanta, çok daha ender, değerli bir taş olarak kullanılması açısından büyük ekonomik değere sahiptir.

Referanslar

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ekoloji ve çevre yönetimi ansiklopedisi.
2. Christopher R. ve Fielding, CR (1993). Akışkan sedimantolojisindeki son araştırmaların bir incelemesi. Tortul Jeoloji.
3. Espinosa-Fuentes, M. De la L., Peralta-Rosales, OA ve Castro-Romero, T. Biyojeokimyasal çevrimler. Bölüm 7. İklim değişikliği üzerine Meksika raporu, Grup I, Bilimsel üsler. Modeller ve modelleme.
4. Margalef, R. (1974). Ekoloji. Omega sürümleri.
5. Miller, G. ve TYLER, JR (1992). Ekoloji ve Çevre. Grupo Editoryal Iberoamérica SA de CV
6. Odum, EP ve Warrett, GW (2006). Ekolojinin temelleri. Beşinci baskı. Thomson.