Ciclul carbonului și clima Pământului
Dioxidul de carbon este un element constitutiv atmosferic care joacă mai multe roluri vitale în mediu. Este un gaz cu efect de seră care captează radiația infraroșie în atmosferă. Acesta joacă un rol crucial în degradarea rocilor. Este sursa de carbon pentru plante. Este depozitat în biomasă, în materie organică din sedimente și în roci carbonatate, cum ar fi calcarul.
Ciclul carbonului
Sursa primară de carbon/CO 2 este degajarea din interiorul Pământului la crestele midocene, vulcanii hotspot și arcurile vulcanice legate de subducție. O mare parte din CO 2 eliberat în zonele de subducție este derivat din metamorfismul rocilor carbonatice care se subductează cu scoarța oceanică. O mare parte din extragerea totală a CO 2, în special sub formă de creste midocene și vulcani cu fierbinte, a fost stocată în manta când s-a format Pământul. O parte din carbonul degazat rămâne CO 2 în atmosferă, altele sunt dizolvate în oceane, unele carbon sunt reținute ca biomasă în organismele vii sau moarte și în descompunere, iar altele sunt legate în roci carbonatate. Carbonul este îndepărtat în depozitarea pe termen lung prin înmormântarea stratelor sedimentare, în special cărbunele și șisturile negre care stochează carbonul organic din biomasa nedecadată și din rocile carbonatice precum calcarul (carbonatul de calciu).
Plantele, algele și bacteriile fotosintetice folosesc energia din lumina soarelui pentru a combina dioxidul de carbon (C0 2) din atmosferă cu apa (H 2 O) pentru a forma carbohidrați. Acești carbohidrați stochează energie. Oxigenul (O 2) este un produs secundar care este eliberat în atmosferă. Acest proces este cunoscut sub numele de fotosinteză. dioxid de carbon + apă + lumina soarelui -> carbohidrați + oxigen
CO 2 + H 2 O + lumina soarelui -> CH 2 O + O 2
Plantele (și algele și bacteriile fotosintetice) folosesc apoi o parte din carbohidrații depozitați ca sursă de energie pentru a-și îndeplini funcțiile de viață. Unii dintre carbohidrați rămân ca biomasă (cea mai mare parte a plantei etc.). Consumatorii precum animale, ciuperci și bacterii își obțin energia din acest exces de biomasă, fie în timp ce trăiesc, fie morți și se descompun. Oxigenul din atmosferă este combinat cu carbohidrați pentru a elibera energia stocată. Apa și dioxidul de carbon sunt produse secundare. oxigen + carbohidrați -> energie + apă + carbohidrați
O 2 + CH 2 O -> energie + H 2 O + CO 2
Observați că fotosinteza și respirația sunt în esență opusul unul altuia. Fotosinteza elimină CO 2 din atmosferă și îl înlocuiește cu O 2. Respirația ia O 2 din atmosferă și îl înlocuiește cu CO 2. Cu toate acestea, aceste procese nu sunt în echilibru. Nu toată materia organică este oxidată. Unele sunt îngropate în roci sedimentare. Rezultatul este că, de-a lungul timpului geologic, a existat mai mult oxigen introdus în atmosferă și dioxid de carbon eliminat prin fotosinteză decât invers.
Dioxidul de carbon și celelalte gaze atmosferice se dizolvă în apele de suprafață. Gazele dizolvate sunt în echilibru cu gazul din atmosferă. Dioxidul de carbon reacționează cu apa în soluție pentru a forma acidul slab, acidul carbonic. Acidul carbonic se disociază în ioni de hidrogen și ioni de bicarbonat. Ionii de hidrogen și apa reacționează cu cele mai comune minerale (silicați și carbonați) modificând mineralele. Produsele intemperiilor sunt predominant argile (un grup de minerale silicatice) și ioni solubili precum calciu, fier, sodiu și potasiu. Ionii de bicarbonat rămân, de asemenea, în soluție; un rest al acidului carbonic care a fost folosit pentru a rezista la stânci.