Ciclo do carbono biológico terrestre - Terrestrial biological carbon cycle
O ciclo do carbono é uma parte essencial da vida na Terra. Cerca de metade do peso seco da maioria dos organismos vivos é carbono . Ele desempenha um papel importante na estrutura , bioquímica e nutrição de todas as células vivas . A biomassa viva contém cerca de 550 gigatoneladas de carbono, a maioria dos quais feita de plantas terrestres (madeira), enquanto cerca de 1.200 gigatoneladas de carbono são armazenadas na biosfera terrestre como biomassa morta .
O carbono é percorrido pela biosfera terrestre com velocidades variáveis, dependendo da forma em que é armazenado e sob quais circunstâncias. É trocado mais rapidamente com a atmosfera, embora pequenas quantidades de carbono deixem a biosfera terrestre e entrem nos oceanos como carbono orgânico dissolvido (DOC).
Movimento de carbono na biosfera terrestre
A maior parte do carbono da biosfera terrestre é armazenada nas florestas: elas contêm 86% do carbono terrestre acima do solo e os solos florestais também contêm 73% do carbono do solo do planeta. O carbono armazenado dentro das plantas pode ser transferido para outros organismos durante o consumo das plantas. Quando os animais comem plantas, por exemplo, o carbono orgânico armazenado nas plantas é convertido em outras formas e utilizado dentro dos animais. O mesmo é verdadeiro para bactérias e outros heterótrofos . O material vegetal morto no solo ou acima dele permanece lá por algum tempo antes de ser respirado por heterótrofos. Assim, o carbono é transferido em cada etapa da cadeia alimentar de um organismo para outro.
Troca de carbono entre a biosfera terrestre e outros sistemas
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Atmosfera
Autótrofos , como árvores e outras plantas verdes, usam a fotossíntese para converter dióxido de carbono durante a produção primária , liberando oxigênio no processo. Esse processo ocorre mais rapidamente em ecossistemas com grande crescimento, como em florestas jovens. Como o carbono é consumido no processo de crescimento autotrófico , mais carbono é consumido na primavera e no verão durante o dia do que no inverno e à noite, quando a fotossíntese não ocorre mais na maioria das plantas. O armazenamento de carbono na biosfera é influenciado por uma série de processos em diferentes escalas de tempo: enquanto a absorção de carbono por meio da respiração autotrófica segue um ciclo diurno e sazonal, o carbono pode ser armazenado na biosfera terrestre por vários séculos, por exemplo, na madeira ou no solo .
A maior parte do carbono deixa a biosfera terrestre por meio da respiração . Quando o oxigênio está presente, ocorre respiração aeróbica , produzindo dióxido de carbono. Se o oxigênio não estiver presente, por exemplo, como é o caso nos pântanos ou no trato digestivo dos animais , pode ocorrer respiração anaeróbica , que produz metano. Cerca de metade da produção primária bruta é respirada pelas plantas diretamente de volta à atmosfera. Parte da produção primária líquida, ou o carbono restante absorvido pela biosfera, é emitida de volta para a atmosfera por meio de incêndios e respiração heterotrófica . O resto é convertido em carbono orgânico do solo, que é liberado mais lentamente, ou carbono dissolvido "inerte" , que pode permanecer na biosfera por um período de tempo desconhecido.
Geosfera
O carbono na biosfera terrestre entra na geosfera apenas por meio de processos altamente especializados. Quando a decomposição anaeróbica converte material orgânico em materiais ricos em hidrocarbonetos e é então depositado como sedimento , o carbono pode entrar na geosfera por meio de processos tectônicos e permanecer lá por vários milhões de anos. Este processo pode levar à criação de combustíveis fósseis .
Influências antropogênicas
(a) alta entrada de CO 2 do solo para riachos e pequenos rios
(b) transporte diferencial de solos orgânicos ricos para riachos e rios
(c) alta turbulência em riachos e rios que facilita a rápida evasão do gás para a atmosfera.
A atividade humana tem grandes efeitos na biosfera terrestre, mudando a maneira como ela atua como reservatório de carbono. Os incêndios causados antropogenicamente liberam grandes quantidades de carbono na forma de CO 2 diretamente na atmosfera. Mais significativamente, no entanto, os humanos modificam a cobertura do solo. A mudança na cobertura do solo diminui muito a quantidade de absorção de carbono na biosfera terrestre. Ele modifica o ecossistema local, muitas vezes substituindo a floresta rica em carbono pelo uso do solo agrícola ou urbano. Isso libera o carbono armazenado no antigo tipo de cobertura da terra e, simultaneamente, diminui a capacidade da biosfera de absorver carbono da atmosfera.
Indiretamente, as mudanças induzidas pelo homem no clima global causam modificações generalizadas na função do ecossistema terrestre no ciclo do carbono. Com a transição dos climas locais, os locais que há muito conduzem a um tipo de ecossistema podem se tornar mais favoráveis para outros tipos de ecossistema. Por exemplo, o aquecimento no Ártico causou estresse nas florestas boreais da América do Norte , diminuindo assim a produção primária e a absorção de carbono, enquanto as mesmas temperaturas mais altas levaram ao aumento do crescimento de arbustos nas mesmas áreas, produzindo um efeito oposto. Mudanças nos padrões climáticos também podem afetar os animais. Por exemplo, os padrões climáticos alterados podem criar condições favoráveis para os besouros do pinheiro, levando a grandes surtos de besouros e destruição da floresta. Os padrões de precipitação modificados também podem levar a secas ou eventos extremos de precipitação, causando estresse adicional para os ecossistemas e mais erosão. Essas influências não apenas no ecossistema terrestre modificam sua troca de carbono com a atmosfera, mas também podem levar a um aumento da saída de carbono para os oceanos por meio do transporte de matéria orgânica nos rios. Essas mudanças generalizadas na cobertura da terra também causam mudanças no albedo planetário , induzindo feedbacks complexos no orçamento de radiação planetária da Terra .
Níveis mais altos de CO 2 na atmosfera podem fazer com que a fotossíntese ocorra com mais eficiência, aumentando assim o crescimento das plantas e a produção primária. Isso pode levar a biosfera a extrair mais dióxido de carbono da atmosfera. Por quanto tempo esse carbono permaneceria sequestrado na biosfera terrestre antes de ser relançado na atmosfera não está claro, no entanto, e é provável que outros fatores limitantes (por exemplo, disponibilidade de nitrogênio, umidade, etc.) impediriam a fertilização de CO 2 de aumentar significativamente a produção primária .