Ciclu del carbonu
El ciclu del carbonu ye'l ciclu biogeoquímico pol cual el carbonu intercambiar ente la biosfera, pedosfera, xeosfera, hidrosfera y l'atmósfera de la Tierra. Xunto col ciclu del nitróxenu y el ciclu de l'agua, el ciclu del carbonu entiende una secuencia d'eventos que ye clave pa faer a la Tierra capaz de sostener vida; describe'l movimientu de carbonu al ser recicláu y reusado pola biosfera, incluyíu los sumidero de carbonu.
El balance global del carbonu ye l'equilibriu de los intercambios (ingresos y perdes) de carbonu ente les reserves de carbonu o ente un bucle concretu (p. ex., atmósfera ⇔ biosfera) del ciclu del carbonu. Un exame del balance de carbonu d'una reserva o depósitu puede apurrir información aproximao si esti ta funcionando como una fonte o sumidoriu de dióxidu de carbonu. El ciclu del carbonu foi primeramente afayáu por Joseph Priestley y Antoine Lavoisier y foi popularizáu por Humphry Davy.[1]
Clima global
editarLes molécules basaes en carbonu son cruciales pa la vida na Tierra, porque ye'l componente principal de los compuestos biolóxicos. El carbonu ye tamién un componente importante de munchos minerales. El carbonu tamién esiste en delles formes na atmósfera. El dióxidu de carbonu (CO2) ye en parte responsable del efeutu ivernaderu y ye el gas d'efeutu ivernaderu más importante producíu pol home.[2]
Nos dos últimos sieglos, les actividaes humanes alteriaron gravemente'l ciclu del carbonu, de manera más significativa na atmósfera. A pesar de que los niveles de dióxidu de carbonu camudaron naturalmente mientres dellos miles d'años, les emisiones humanes del dióxidu de carbonu a l'atmósfera superen les fluctuaciones naturales.[2] Los cambeos na cantidá de CO2 atmosféricu tán alteriando considerablemente los patrones meteorolóxicos ya indireutamente influyendo la química oceánica. Los niveles actuales de dióxidu de carbonu na atmósfera superen midíes de los postreros 420 000 años y los niveles tán aumentando más rápidu de lo qu'enxamás se rexistró,[3] lo que fai d'importancia crítica entender meyor como funciona'l ciclu del carbonu y cuálos son los sos efeutos nel clima global.[2]
Componentes principales
editar| Reserva | Cantidá (gigatones) |
|---|---|
|
720 | |
| Océanos (total) | 38 400 |
| Total inorgánicu |
37 400 | |
| Total orgánicu |
1000 | |
| Capa superficial | 670 |
| Capa fonda |
36 730 | |
| Litosfera | |
| Carbonatos sedimentarios | > 60 000 000 |
| Querógenos | 15 000 000 |
| Biosfera terrestre (total) | 2000 |
| Biomasa viva |
600 - 1000 | |
| Biomasa muerta |
1200 | |
|
1 - 2 | |
| Combustibles fósiles (total) | 4130 |
| Carbón | 3510 |
| Aceite |
230 | |
| Gas | 140 |
| Otros (turba) | 250 |
El ciclu de carbonu global agora de normal estrémase nos siguientes depósitos principales interconectaos per rutes d'intercambiu:
- L'atmósfera.
- La biosfera terrestre.
- Los océanos, incluyíu'l carbonu inorgánico disueltu y la biota marina viva y inerte.
- Los sedimentos, incluyíu los combustibles fósiles, los sistemes d'agua fresco y el material orgánico inerte.
- L'interior de la Tierra, carbonu del mantu y la corteza terrestre. Estos almacenes de carbonu interaccionan colos otros componentes al traviés de procesos xeolóxicos.
Los intercambios de carbonu ente reserves asoceden como resultáu de dellos procesos químicos, físicos, xeolóxicos y biolóxicos. L'océanu contién el depósitu activu más grande de carbonu cerca la superficie de la Tierra[2] Los fluxos naturales de carbonu ente l'atmósfera, océanu, ecosistemes terrestres y sedimentos tán bastante equilibraos, de cuenta que los niveles de carbonu seríen relativamente estables ensin la influencia humana.[4][5]
Atmósfera
editar
El carbonu na atmósfera terrestre esiste en dos formes principales: dióxidu de carbonu y metanu. Dambos gases absuerben y retienen calor na atmósfera y son parcialmente responsables del efeutu ivernaderu. El metanu produz un gran efeutu ivernaderu al comparase col mesmu volume de dióxidu de carbonu, pero esiste en concentraciones muncho más baxes y tien una vida atmosférica más curtia que'l dióxidu de carbonu, faciendo d'esti postreru'l gas d'efeutu ivernaderu más importante.[6]
El dióxidu de carbonu abandona l'atmósfera al traviés de la fotosíntesis, introduciendo a les biosferes terrestre y oceánicu. El dióxidu de carbonu tamién s'esllee direutamente de l'atmósfera a los cuerpos d'agua (océanos, llagos, etc.), amás d'eslleise na precipitación al cayer les gotes de l'atmósfera. Cuando ta eslleíu na agua, el dióxidu de carbonu reacciona coles molécules d'agua y forma ácidu carbónico, que contribúi a l'acidez oceánica. Entós puede absorbese poles roques al traviés de la erosión. Tamién puede acedar otres superficies en contautu o fluyir al océanu.[7]
L'actividá humana mientres los dos últimos sieglos aumentó significativamente la cantidá de carbonu na atmósfera, principalmente na forma de dióxidu de carbonu, tantu pol cambéu de la capacidá de los ecosistemes pa estrayer el dióxidu de carbonu de l'atmósfera y por emitilo direutamente, p. ex., la quema de combustibles fósiles y la fabricación de formigón.[2]
Biosfera terrestre
editar
La biosfera terrestre inclúi'l carbonu orgánico en tolos organismos vivientes en tierra, dambos vivos y muertos, amás del carbonu almacenáu nos suelos. Aproximao 500 gigatones de carbonu tán almacenaos sobre la tierra en plantes y otros organismos vivientes,[4] ente que la tierra guarda aproximao 1500 gigatones de carbonu.[8] La mayoría de carbonu na biosfera terrestre ye carbonu orgánico, ente qu'alredor d'un terciu del carbonu en tierra ta almacenáu en formes inorgániques, como'l carbonatu de calciu.[9] El carbonu orgánico ye un componente importante de tolos organismos que viven nel planeta. Los autótrofos estrayer del aire na forma de dióxidu de carbonu, convirtiendo en carbonu orgánico, ente que los heterótrofos reciben el carbonu al consumir a otros organismos.
Puesto que l'absorción de carbonu na biosfera terrestre depende de factores bióticos, sigue un ciclu diurno y estacional. Nes midíes de CO2, esta carauterística ye aparente na curva de Keeling. Ye más fuerte nel hemisferiu del norte, porque esti hemisferiu tien más masa de tierra que l'hemisferiu del sur y por ello más espaciu pa los ecosistemes p'absorber y emitir carbonu.
El carbonu dexa la biosfera terrestre de delles maneres y n'escales de tiempu distintos. La combustión o la respiración de carbonu orgánico lliberar rápido a l'atmósfera. Tamién puede ser esportáu a los océanos al traviés de los ríos o permanecer reteníu nel suelu na forma de carbonu inerte. El carbonu almacenáu nel suelu puede quedar ellí por hasta miles d'años antes de ser abasnáu a los ríos pola erosión o lliberáu a l'atmósfera al traviés de la respiración del suelu. Ente 1989 y 2008 la respiración del suelu aumentó n'aproximao 0,1 per añu.[10] En 2008, el total global de CO2 lliberáu del suelu algamó aproximao les 98 000 millones tonelaes, cerca de 10 vegaes más carbonu que los humanos taben poniendo a l'atmósfera cada añu al quemar combustible fósiles. Esisten unes cuantes esplicaciones plausibles pa esti enclín, pero la esplicación más probable ye que les temperatures crecientes aumentaron los índices de descomposición de la materia orgánico del suelu, lo qu'amontó'l fluxu de CO2. La magnitú de la retención de carbonu nel suelu ye dependiente de les condiciones climátiques locales y por ello de cambeos nel cursu del cambéu climáticu. Dende la era preindustrial a 2010, la biosfera terrestre representó una fonte neta de CO2 atmosféricu con anterioridá a 1940, camudando darréu a un sumidoriu netu.[11]
Océanos
editarLos océanos contienen la cantidá más grande de carbonu viviegamente circulante del planeta y son solo superaos pola litosfera na cantidá de carbonu qu'almacenen.[2] La capa superficial del océanu guarda grandes cantidaes de carbonu orgánico disueltu que s'intercambia rápido cola atmósfera. La concentración de la capa fonda de carbonu inorgánico disueltu (CID) ye aproximao 15% mayor que la de la capa superficial.[12] El CID ta almacenáu na capa fonda por periodos muncho más llargos.[4] La circulación termosalina intercambia carbonu ente estos dos capes.[2]
El carbonu ingresa al océanu principalmente al traviés de la disolución de dióxidu de carbonu atmosférico, que conviértese en carbonatu. Tamién puede introducise al traviés de los ríos como carbonu orgánico disueltu. Ye convertíu polos organismos a carbonu orgánico al traviés de la fotosíntesis y puede intercambiase por aciu la cadena alimentaria o bastiase a les capes más fondes y riques en carbonu del océanu como texíu blando muertu o en conches como carbonatu de calciu. Circula nesta capa por periodos llargos del tiempu antes de depositase como sedimentu o, finalmente, tornar a les agües superficiales al traviés de la circulación termohalina.[4]
L'absorción oceánica de CO2 ye una de les formes más importantes de secuestru de carbonu que llenda l'aumentu antrópico de dióxidu de carbonu na atmósfera. Aun así, esti procesu ta llindáu por dellos de factores. Porque l'índiz de disolución de CO2 nel océanu ye dependiente de la erosión de les roques y esti procesu asocede más lentu que los índices actuales de les emisiones antrópicas de gases d'efeutu ivernaderu, l'absorción oceánica de CO2 va menguar nel futuru.[2] L'absorción de CO2 tamién fai a les agües más acedes, lo qu'afecta a los biosistemas oceánicos. L'índiz proyeutáu del aumentu de l'acidez oceánica podría retrasar la precipitación biolóxica de los carbonato de calciu y asina menguar la capacidá oceánica d'absorber el dióxidu de carbonu.[13][14]
Ciclu de carbonu xeolóxico
editarEl componente xeolóxicu del ciclu del carbonu opera más adulces en comparanza a otres partes del ciclu global. Ye unu de los determinantes más importantes de la cantidá de carbonu na atmósfera y per ende de les temperatures globales.[15]
La mayoría del carbonu de la tierra ta almacenáu en forma inerte na litosfera.[2] Enforma del carbonu almacenáu nel mantu de la Tierra foi almacenáu ellí cuando la Tierra formóse.[16] Parte d'él foi depositáu na forma de carbonu orgánico pola biosfera.[17] Del carbonu almacenáu nel xeosfera, aproximao'l 80% ye caliar y los sos derivaos, que fórmense pola sedimentation del carbonatu de calciu almacenáu nes conches de los organismos marinos. El 20% restante ta almacenáu en querógenos formáu al traviés de la sedimentación y entierru d'organismos terrestres so condiciones d'altes presión y temperatura. El carbonu orgánico almacenáu nel xeosfera puede permanecer ellí por millones d'años.[15]
El carbonu puede abandonar la xeosfera de delles formes. El dióxidu de carbonu ye lliberáu mientres la metamorfosis de roques carbonataes cuando estes s'esmucen nel mantu terrestre. Esti dióxidu de carbonu puede lliberar a l'atmósfera y océanu al traviés de volcanes y puntos calientes.[16] Tamién puede ser removíu pol home al traviés de la estracción direuta de querógenos na forma de combustibles fósiles. Dempués de la estracción, los combustibles fósiles son quemaos pa lliberar enerxía, lliberando a l'atmósfera'l carbonu qu'almacenen.
Influencia humana
editar
. Simulación por ordenador de la NASA.
Dende la Revolución industrial, l'actividá humana modificó'l ciclu de carbonu al camudar les funciones de los sos componentes y direutamente añader carbonu a l'atmósfera.[2]
La influencia humana más grande y más direuta nel ciclu de carbonu ye al traviés de les emisiones direutes provenientes de combustibles fósiles, les que tresfieren carbonu de la xeosfera a l'atmósfera. Los humanos tamién inflúin nel ciclu de carbonu indireutamente al camudar la biosfera terrestre y oceánico.
Mientres dellos sieglos, l'usu humanu del suelu y el cambéu de superficie llevó a la perda de biodersidad, lo que mengua la resilencia de los ecosistemes a les tensiones ambientales y mengua la so habilidá de remover carbonu de l'atmósfera. Más direutamente, de cutiu conduz a la lliberación de carbonu polos ecosistemes terrestres a l'atmósfera. La deforestación pa propósitos agrícoles remueve montes, los qu'almacenen grandes cantidaes de carbonu, y reemplazar xeneralmente con árees agrícoles o urbanes. Dambos tipos de superficie de reemplazu almacenen comparativamente pequeñes cantidaes de carbonu, de cuenta que la resultancia neta del procesu ye que más carbonu permanez na atmósfera.
Otros impautos al medioambiente causaos pol home camuden la productividá de los ecosistemes y la so capacidá de remover carbonu de l'atmósfera. La contaminación del aire, por casu, estropia les plantes y suelos, mientres munches práutiques agrícoles y d'usu de suelu conducen a índices d'erosión más altos, sacando'l carbonu de les tierres y menguando la productividá vexetal.
Los humanos tamién afecten el ciclu de carbonu oceánico. Los enclinos actuales de cambéu climáticu aumenten les temperatures oceániques, lo que modifica los ecosistemes. Amás, l'agua acedo y la escorrentía contaminada de l'agricultura y la industria camuda la composición química de los océanos. Tales cambeos pueden tener efeutos dramáticos nos ecosistemes altamente sensibles como los petones de coral, llindando la capacidá del océanu p'absorber carbonu atmosférico nuna escala rexonal y amenorgando la biodiversidá oceánica globalmente.
El 12 de payares de 2015, científicos de la NASA informaron que'l dióxidu de carbonu (CO2) antrópico sigui aumentando percima de niveles ensin ver en centenares de miles d'años: anguaño, cerca de la metá del dióxidu de carbonu lliberáu de la quema de combustibles del fósil nun ye absorbíu por vexetación o los océanos y nun ye absorbíu pola atmósfera.[18][19][20][21]
Ver tamién
editarReferencies
editar- ↑ Holmes, Richard.
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 «The Global Carbon Cycle: A Test of Our Knowledge of Earth as a System». Science 290 (5490): páxs. 291–296. 2000. doi:. PMID 11030643. Bibcode: 2000Sci...290..291F.
- ↑ «Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years». Science 289 (5477): páxs. 270–277. 2000. doi:. ISSN 0036-8075. PMID 10894770. Bibcode: 2000Sci...289..270C.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Prentice, I.C.. «The carbon cycle and atmospheric carbon dioxide». Climate change 2001: the scientific basis: contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Houghton, J.T. [edit.]. Archiváu dende l'orixinal, el 2013-09-27. Consultáu'l 31 de mayu de 2012.
- ↑ «An Introduction to the Global Carbon Cycle». University of New Hampshire. Consultáu'l 6 de febreru de 2016.
- ↑ «Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing». Climate Change 2007: the Physical Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2007.
- ↑ Planet, The Habitable. «Carbon Cycling and Earth's Climate». Many Planets, One Earth 4. http://www.learner.org/courses/envsci/unit/text.php?unit=1&secNum=4. Consultáu'l 24 de xunu de 2012.
- ↑ Charles W. Rice Carbon in Soil: Why and How? (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión). Geotimes (January 2002). American Geological Institute
- ↑ «Sequestration of atmospheric CO2 in global carbon pools». Energy and Environmental Science 1: páxs. 86–100. 2008. doi:.
- ↑ Bond-Lamberty, B. & Thomson, A.[1] Nature 464, 579-582 (2010)
- ↑ Junling Huang and Michael B. McElroy (2012). «The Contemporary and Historical Budget of Atmospheric CO2». Canadian Journal of Physics 90 (8): páxs. 707–716. doi:. Bibcode: 2012CaJPh..90..707H. http://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/10981610/The%20contemporary%20and%20historical%20budget%20of%20atmospheric%20CO2_1%202.pdf?sequence=9.
- ↑ Sarmiento, J.L.; Gruber, N. (2006) Princeton University Press, Princeton, New Jersey, USA: Ocean Biogeochemical Dynamics.
- ↑ «Geochemical Consequences of Increased Atmospheric Carbon Dioxide on Coral Reefs». Science 284 (5411): páxs. 118–120. 1999. doi:. PMID 10102806. Bibcode: 1999Sci...284..118K.
- ↑ «Effect of calcium carbonate saturation state on the calcification rate of an experimental coral reef». Global Biogeochemical Cycles 14 (2): páxs. 639. 2000. doi:. Bibcode: 2000GBioC..14..639L.
- ↑ 15,0 15,1 NASA. «The Slow Carbon Cycle». Consultáu'l 24 de xunu de 2012.
- ↑ 16,0 16,1 The Carbon Cycle and Earth's Climate Information sheet for Columbia University Summer Session 2012 Earth and Environmental Sciences Introduction to Earth Sciences I
- ↑ A New Look at the Long-term Carbon Cycle (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión). Vol. 9, Non. 11 November 1999 GSA TODAY A Publication of the Geological Society of America
- ↑ 18,0 18,1 «A Breathing Planet, Off Balance». NASA (12 de payares de 2015). Consultáu'l 13 de payares de 2015.
- ↑ 19,0 19,1 Staff (12 de payares de 2015). «Audiu (66:01) - NASA News Conference - Carbon & Climate Telecon». NASA. Consultáu'l 12 de payares de 2015.
- ↑ 20,0 20,1 «Atmospheric Greenhouse Gas Levels Hit Record, Report Says». New York Times. 10 de payares de 2015. http://www.nytimes.com/2015/11/11/science/atmospheric-greenhouse-gas-levels-hit-record-report-says.html. Consultáu'l 11 de payares de 2015.
- ↑ 21,0 21,1 «UK: In 1st, global temps average could be 1 degree C higher». AP News. 9 de payares de 2015. http://apnews.excite.com/article/20151109/climate_countdown-greenhouse_gases-d8a21f0397.html. Consultáu'l 11 de payares de 2015.
Llectura adicional
editar- The Carbon Cycle, updated primer by NASA Earth Observatory, 2011
- «The case of the missing carbon». National Geographic Magazine. 2004. http://environment.nationalgeographic.com/environment/global-warming/missing-carbon.html. – article about the missing carbon sink
- Bolin, Bert (1979). Published on behalf of the Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE) of the International Council of Scientific Unions (ICSU) by Wiley: The global carbon cycle. ISBN 0-471-99710-2. Consultáu'l 8 de xunetu de 2008. (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión).
- Houghton, R. A. (2005). Elsevier Science: Biogeochemistry. ISBN 0-08-044642-6.
- «Carbon cycling in earth systems—a soil science perspective». Agriculture, Ecosystems & Environment 104 (3): páxs. 399–417. 2004. doi:.
- Millero, Frank J. (2005). CRC Press: Chemical Oceanography. ISBN 0-8493-2280-4.
- (1985) American Geophysical Union: The Carbon Cycle and Atmospheric CO2: Natural variations Archean to Present.
Enllaces esternos
editar
Wikimedia Commons acueye conteníu multimedia sobre Ciclu del carbonu.- El ciclu del carbonu (Naturaleza educativa) Información sobre'l ciclu del carbonu.
- CiclodelCarbono.com Información sobre'l ciclu del carbonu.
- ciclu-del carbonu-introduccion.html Seríe d'artículos sobre'l ciclu del carbonu.
- N'inglés
- Carbon Cycle Science Program – an interagency partnership.
- NOAA's Carbon Cycle Greenhouse Gases Group
- Global Carbon Project – initiative of the Earth System Science Partnership
- UNEP – The present carbon cycle – Climate Change Archiváu 2008-09-15 en Wayback Machine carbon levels and flows
- NASA's Orbiting Carbon Observatory Archiváu 2018-09-09 en Wayback Machine
- CarboSchools Archiváu 2009-04-15 en Wayback Machine, a European website with many resources to study carbon cycle in secondary schools.
- Carbon and Climate, an educational website with a carbon cycle applet for modeling your own projection.
Datos: Q167751- Multimedia: Carbon cycle