El cicle del carboni és un cicle biogeoquímic en el qual intervenen els bescanvis de l'element carboni referits a qualsevol planeta. En el cas de la Terra aquest cicle és particularment complex pel fet d'haver diversos intercanvis entre els oceans, les roques, la matèria viva i l'Atmosfera. Hi ha quatre reservoris coneguts de carboni: la hidrosfera, la litosfera, la biosfera i l'Atmosfera terrestre.
Els intercanvis de carboni s'expressen com milers de milions de tones, gigatones o també com Gt/any; les tres expressions signifiquen la mateixa quantitat.
Es creu que actualment s'ha produït en els darrers decennis un escalfament global molt acusat. Aquest és degut en gran part a l'emissió de dos gasos a l'atmosfera, els dos d'efecte hivernacle,: el diòxid de carboni (CO₂) i el metà (CH₄). El seu flux a l'atmosfera terrestre ha d'ésser quantificat per tal de comprendre, i sobretot de preveure, el paper de les activitats humanes en el canvi climàtic.
Per això cal distingir :
El cicle del carboni comença amb l'arribada de diòxid de carboni a la superfície de la Terra.que prové de l'interior de la terra a través de les erupcions volcàniques i així s'emet a l'atmosfera gasos com el mateix diòxid de carboni i el monòxid de carboni (CO₂ i CO). L'atmosfera primitiva de la Terra estava composta principalment per CO₂. Avui aquesta emissió de gasos continua però en un flux dèbil al voltant de 0,1 Gt/any.
La major part d'aquest CO₂ original ha estat introduït en els reservoris de la biosfera, la litosfera i els oceans.
Els éssers vius intercanvien 60 Gt/any de carboni amb l'atmosfera. Aquest bescanvi es fa en els dos sentits: mentre que la fermentació, la respiració, els bacteris, els animals i els vegetals desprenen CO₂, la fotosíntesi dels organismes fotosintetitzadors fixa el carboni dins la matèria orgànica o la biomassa. Aquests dos mecanismes són partícips al mateix temps del cicle del carboni i del cicle de l'oxigen. Aquest canvi està equilibrat si no es té en compte l'efecte de la desforestació.
Les fórmules químiques d'aquests intercanvis són:
Dins un ecosistema en equilibri, la quantitat neta de diòxid d'oxigen produït pels organismes autòtrofs (fotosíntesi) és igual a la quantitat de diòxid d'oxigen consumida pels organismes heteròtrofs (respiració).
Però alguns ecosistemes no es troben pas en equilibri, com en el cas de les torberes: que emmagatzemen els residus vegetals en els sòls, la torba. Aquesta biomassa morta s'ha estimat com 1600 Gt/any de carboni, dues vegades la quantitat de carboni existent en la biomassa " viva."
Pel fet de la gran solubilitat del diòxid de carboni en l'aigua i el gran volum dels oceans, la capacitat d'emmagatzemament de les capes superiors de la hidrosfera és enorme fins a 63 vegades la de l'atmosfera gràcies a la diversitat de les formes de carboni dels oceans: d'una banda el CO₂ es transforma en carbonat d'hidrogen (HCO₃-) i també pot passar a ió carbonat (CO₃2-).
El repartiment del CO₂ en la hidrosfera és aproximadament el següent :
La fossilització dels éssers vius requereix milions d'anys. Com que el nombre d'organismes no pot augmentar significativament, de forma brusca, aquesta transferència no canvia gaire al llarg del temps, s'estima que és menor de 0.5 Gt/any.
La sedimentació en els oceans : les closques dels crustacis, dels mol·luscs o de les algues planctòniques es formen per precipitació de la calç com a carbonat de calci a partir d'elements dissolts:
Aquesta precipitació pot ser espontània en determinades condicions fisico-químiques.
La sedimentació de les closques és l'origen de la major part de les roques calcàries. El carbonat de calci (CaCO₃) resta emmagatzemat durant milions d'anys (taxa de renovació mitjana : 330 milions d'anys, molt elevada si es compara amb la taxa de renovació del carboni atmosfèric que és de només 5 anys).
L'impacte d'un meteorit amb la Terra resulta excepcional, l'aportació de carboni no està quantificada.
Al voltant de la meitat del carboni ha estat reabsorbit per la biosfera, per la fotosíntesi incrementada i en els oceans per dissolució en l'aigua. Les quantitats emeses per lactivitat humana cap a l'atmosfera són :
Les intervencions més evidents de la humanitat són :
Aquestes emissions desequilibren els intercanvis amb altres reservoris de carboni com els intercanvis amb els oceans. El metà i el diòxid de carboni injectat a l'atmosfera accentuen l'efecte hivernacle.
El desequilibri prové del fet que els mecanismes que aporten el carboni en la litosfera són molt lents : (0.2 Gt/any) comparats amb les quantitats de carboni emesos per les activitats humanes (6 Gt/any). La solució pot ser la reducció del consum de carbó petroli i gas per part de la humanitat.
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cicle del carboni |