Ciclo do carbono: características, reservatórios, componentes

O ciclo do carbono é o processo biogeoquímico que descreve o fluxo de carbono na Terra. Consiste na troca de carbono entre os diferentes reservatórios (atmosfera, biosfera, oceanos e sedimentos geológicos), bem como na sua transformação em diferentes arranjos moleculares.

O carbono é um elemento essencial na vida dos seres vivos. Na Terra, está presente em sua forma simples como carvão ou diamantes, na forma de compostos inorgânicos, como dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ), e como compostos orgânicos, como biomassa (a matéria dos seres vivos). ) e combustíveis fósseis (petróleo e gás natural).

Ciclo do carbono: características, reservatórios, componentes 1

O ciclo do carbono é um dos ciclos biogeoquímicos mais complexos e mais importantes devido às suas repercussões na vida do planeta. Ele pode se dividir em dois ciclos mais simples, que são interconectados.

Entende-se a rápida troca de carbono que ocorre entre os seres vivos e a atmosfera, os oceanos e o solo. Outro descreve processos geológicos de longo prazo.

No século passado, os níveis de CO 2 atmosférico têm aumentado consideravelmente devido ao uso de combustíveis fósseis para manter um modelo econômico, social e tecnológico insustentável impulsionado pela Revolução Industrial , no século XIX.

Esse desequilíbrio no ciclo global do carbono resultou em uma mudança nos padrões de temperatura e precipitação que são expressos hoje no que conhecemos como mudança climática.

Características gerais

Ciclo do carbono: características, reservatórios, componentes 2

Liberação de carbono geológico na atmosfera por um vulcão em erupção. Autor: Ciencia1.com [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

O carbono é um elemento químico não metálico. Seu símbolo é C , seu número atômico é 6 e sua massa atômica é 12,01. Possui quatro elétrons para formar ligações químicas covalentes (é tetravalente).

É um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre. O quarto elemento mais abundante no universo, depois do hidrogênio, hélio e oxigênio, e o segundo elemento mais abundante nos seres vivos, depois do oxigênio.

O carbono tem uma grande importância para a vida. É um dos principais constituintes dos aminoácidos que dão origem às proteínas e é um constituinte essencial do DNA de todos os seres vivos.

Juntamente com oxigênio e hidrogênio, forma uma grande diversidade de compostos como ácidos graxos, constituintes de todas as membranas celulares.

Reservatórios de carbono

Atmosfera

A atmosfera é a camada de gás que circunda a Terra. Ele contém 0,001% do carbono global, principalmente na forma de dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ).

Apesar de ser um dos menores reservatórios de carbono da Terra, está envolvido em um grande número de processos bioquímicos. Representa um reservatório importante na manutenção da vida na Terra.

Biosfera

A biosfera contém dois terços do carbono total da Terra na forma de biomassa (viva e morta). O carbono é uma parte importante da estrutura e dos processos bioquímicos de todas as células vivas.

As florestas não apenas constituem um importante reservatório de carbono na biosfera, mas alguns tipos foram reconhecidos como sumidouros, como florestas temperadas.

Quando as florestas estão em estágios primários, elas retiram CO 2 da atmosfera e o armazenam na forma de madeira. Enquanto quando atingem a maturidade, absorvem menos dióxido de carbono, mas a madeira de suas árvores contém grandes quantidades de carbono (aproximadamente 20% do seu peso).

Organismos marinhos também constituem um importante reservatório de carbono. Eles armazenam carbono em suas conchas, na forma de carbonato de cálcio.

Solos

O solo contém aproximadamente um terço do carbono da Terra em formas inorgânicas, como o carbonato de cálcio. Armazena três vezes mais carbono que a atmosfera e quatro vezes mais carbono que a biomassa vegetal. O solo é o maior reservatório em interação com a atmosfera.

Além de ser um reservatório de carbono, o solo foi identificado como uma importante fonte; é um reservatório que ajuda a absorver a concentração elevado e a aumentar de carbono na atmosfera na forma de CO 2 . Essa pia é importante para a redução do aquecimento global.

Solos de qualidade, com uma boa quantidade de húmus e matéria orgânica, são bons reservatórios de carbono. As práticas tradicionais e agroecológicas de plantio mantêm as propriedades do solo como reservatório ou sumidouro de carbono.

Oceanos

Os oceanos contêm 0,05% do carbono global da Terra. O carbono está principalmente na forma de bicarbonato, que pode combinar-se com o cálcio e formar carbonato ou calcário de cálcio, que precipita no fundo do oceano.

Oceanos tem sido considerado como um dos principais dissipadores de CO 2 , de absorver cerca de 50% de carbono atmosférico. Situação que colocou em risco a biodiversidade marinha, aumentando a acidez da água do mar.

Sedimentos geológicos

Sedimentos geológicos armazenados inertes na litosfera constituem o maior reservatório de carbono da Terra. O carbono armazenado aqui pode ser de origem inorgânica ou de origem orgânica.

Aproximadamente 99% de carbono armazenado na litosfera é carbono inorgânico armazenado em rochas sedimentares, como rochas calcárias.

O carbono restante é uma mistura de compostos químicos orgânicos presentes em rochas sedimentares, conhecidas como querogênio, formadas há milhões de anos por sedimentos de biomassa que permanecem enterrados e sujeitos à ação de alta pressão e temperatura. Uma parte desses cherogênios é convertida em petróleo, gás e carvão.

Componentes

Ciclo do carbono: características, reservatórios, componentes 3

O ciclo global de carbono pode ser melhor compreendido se for estudado como dois ciclos mais simples que interagem entre si: um ciclo curto e um longo.

O curta-metragem enfoca a rápida troca de carbono que os seres vivos experimentam. Enquanto o longo ciclo ocorre ao longo de milhões de anos e inclui a troca de carbono entre o interior e a superfície da Terra.

Ciclo rápido

O ciclo rápido do carbono também é conhecido como ciclo biológico, porque é baseado na troca de carbono que ocorre entre os organismos vivos com a atmosfera, os oceanos e o solo.

O carbono atmosférico está presente principalmente como dióxido de carbono. Esse gás reage com as moléculas de água do oceano para produzir íons bicarbonato. Quanto maior a concentração de dióxido de carbono na atmosfera, maior a formação de bicarbonato. Esse processo ajuda a regular o CO 2 na atmosfera.

O carbono, na forma de dióxido de carbono, entra em todas as redes tróficas, terrestres e aquáticas, através de organismos fotossintéticos, como algas e plantas. Por sua vez, organismos heterotróficos obtêm carbono alimentando-se de organismos autotróficos.

Uma parte do carbono orgânico retorna à atmosfera através da decomposição da matéria orgânica (realizada por bactérias e fungos) e respiração celular (em plantas e fungos). Durante a respiração, as células usam a energia armazenada no carbono – que contém moléculas (tais como açúcares) para a energia e de CO 2 .

Outra parte do carbono orgânico se transforma em sedimentos e não retorna à atmosfera. O carbono armazenado na biomassa marinha assenta no fundo do mar (quando organismos morrem), são decompostos e o CO 2 é dissolvido em água profunda. Esse CO 2 é removido permanentemente da atmosfera.

Da mesma forma, parte do carbono armazenado em árvores, juncos e outras plantas da floresta se decompõe lentamente em pântanos, pântanos e áreas úmidas sob condições anaeróbias e baixa atividade microbiana.

Esse processo produz turfa, uma massa esponjosa e leve, rica em carbono, usada como combustível e como fertilizante orgânico. Aproximadamente um terço de todo o carbono orgânico terrestre é de turfa.

Ciclo lento

O ciclo lento do carbono inclui a troca de carbono entre as rochas da litosfera e o sistema de superfície da Terra: oceanos, atmosfera, biosfera e solo. Este ciclo é o principal controlador da concentração atmosférica de dióxido de carbono em escala geológica.

Carbono inorgânico

O dióxido de carbono dissolvido na atmosfera combina com a água formando ácido carbônico. Ele reage com o cálcio e o magnésio presentes na crosta terrestre para formar carbonatos.

Devido à erosão da chuva e do vento, os carbonatos atingem os oceanos, onde o fundo do mar se acumula. Os carbonatos também podem ser assimilados por organismos, que acabam morrendo e precipitando no fundo do mar. Esses sedimentos se acumulam há milhares de anos e formam rochas calcárias.

As rochas sedimentares do fundo do mar são absorvidas no manto da Terra por subducção (um processo que envolve o naufrágio de uma zona oceânica de uma placa tectônica sob a borda de outra placa).

Na litosfera, as rochas sedimentares são submetidas a altas pressões e temperaturas e, como conseqüência, derretem e reagem quimicamente com outros minerais, liberando CO 2 . O dióxido de carbono assim liberado retorna à atmosfera através de erupções vulcânicas.

Carbono inorgânico

Outro componente importante desse ciclo geológico é o carbono orgânico. Isso se origina da biomassa enterrada sob condições anaeróbicas e alta pressão e temperatura. Esse processo resultou na formação de substâncias fósseis de alto conteúdo energético, como carvão, petróleo ou gás natural.

Durante o surgimento da Revolução Industrial , no século 19, foi descoberto o uso de carbono orgânico fossilizado como fonte de energia. Desde o século XX, houve um aumento constante no uso desses combustíveis fósseis, causando em poucas décadas a liberação na atmosfera de grandes quantidades de carbono acumuladas na Terra por milhares de anos.

Alterações do ciclo do carbono

O ciclo do carbono, juntamente com os ciclos da água e dos nutrientes, forma a base da vida. A manutenção desses ciclos determina a saúde e a resiliência dos ecossistemas e sua capacidade de proporcionar bem-estar à humanidade. As principais alterações do ciclo do carbono são mencionadas abaixo:

Mudanças atmosféricas

O dióxido de carbono atmosférico é um gás de efeito estufa. Juntamente com o metano e outros gases, ele absorve o calor irradiado da superfície da Terra, impedindo sua liberação no espaço.

O aumento alarmante de dióxido de carbono na atmosfera e outros gases de efeito estufa alterou o balanço energético da Terra. Isso determina a circulação global de calor e água na atmosfera, padrões de temperatura e precipitação, mudanças nos padrões climáticos e aumento do nível do mar.

Ciclo do carbono: características, reservatórios, componentes 4

Concentração atmosférica de dióxido de carbono nos últimos 100.000 anos. Autor: 6. Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente. (2007). Panorama Global do Ambiente GEO4. Phoenix Design Aid, Dinamarca.

A principal alteração humana do ciclo do carbono baseia-se nas aumento das emissões de CO 2 . Desde 1987, as emissões globais anuais de CO 2 provenientes da queima de combustíveis fósseis aumentaram em aproximadamente um terço.

A indústria da construção também causa emissões diretas de CO 2 na produção de aço e cimento.

As emissões atmosféricas de monóxido e dióxido de carbono pelo setor de transportes também aumentaram nas últimas décadas. Houve um aumento relativamente alto na aquisição de veículos pessoais. Além disso, a tendência é a favor de carros mais pesados ​​e com maior consumo de energia.

Mudanças no uso da terra geraram aproximadamente um terço do aumento de dióxido de carbono na atmosfera nos últimos 150 anos. Especialmente através da perda de carbono orgânico.

Perda de matéria orgânica

Nas duas últimas décadas, a mudança no uso da terra produziu um aumento significativo nas emissões de dióxido de carbono e metano na atmosfera.

A redução da área florestal em todo o mundo causou inicialmente uma perda significativa de biomassa como resultado da conversão em pastagens e terras agrícolas.

O uso da terra agrícola diminui a matéria orgânica, alcançando um equilíbrio novo e inferior, devido à oxidação da matéria orgânica.

O aumento das emissões também é resultado da drenagem de turbas e zonas úmidas de alto conteúdo orgânico. Com o aumento da temperatura global, a taxa de decomposição da matéria orgânica da terra e da turfa aumenta, de modo que o risco desse importante sumidouro de carbono é saturado.

As tundras podem deixar de ser um sumidouro de carbono e se tornar fontes de gases de efeito estufa.

Referências

  1. Barker, S, JA Higgins e H. Elderfield. 2003. O futuro do ciclo do carbono: revisão, resposta à calcificação, reator e feedback sobre o CO2 atmosférico. Transações Filosóficas da Sociedade Real de Londres A, 361: 1977–1999.
  2. Berner, RA (2003). O ciclo do carbono a longo prazo, combustíveis fósseis e composição atmosférica. Nature 246: 323-326.
  3. (1 de dezembro de 2018).Wikipedia, A Enciclopédia Livre . Data da consulta: 19:15, 23 de dezembro de 2018, de www.wikipedia.org.
  4. Ciclo do carbono (4 de dezembro de 2018).Wikipedia, A Enciclopédia Livre . Data da consulta: 17:02, 23 de dezembro de 2018 em www.wikipedia.org.
  5. Falkowski, P., RJ Scholes, E. Boyle, J. Canadell, D. Canfield, J. Elser, N. Gruber, K. Hibbard, P. Hogberg, S. Linder, F. Mackenzie, B. Moore III, T. Pedersen, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen. (2000) O ciclo global do carbono: um teste do nosso conhecimento da Terra como um sistema. Science, 290: 292-296.
  6. Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente. (2007). Panorama Global do Ambiente GEO4. Phoenix Design Aid, Dinamarca.
  7. Saugier, B. e JY Pontailler. (2006). O ciclo global do carbono e suas conseqüências na fotossíntese no Altiplano boliviano. Ecology in Bolivia, 41 (3): 71-85.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies