SZÉNCIKLUS: JELLEMZŐK, SZAKASZOK, FONTOSSÁG - KÖRNYEZET - 2026

A szénciklus ennek a kémiai elemnek a levegőben, vízben, talajban és élőlényekben történő keringésének folyamata. Gáz típusú biogeokémiai ciklus, és a légkörben a szén legszélesebb formája a szén-dioxid (CO2).

A legnagyobb széntartalék az óceánokban, a fosszilis üzemanyagokban, a szerves anyagokban és az üledékes kőzetekben található. Hasonlóképpen, elengedhetetlen az élő szervezetek testszerkezetében, és fotoszintézis útján CO2 formájában jut be a trofikus láncokba.

A fotoszintetizátorok (növények, fitoplankton és cianobaktériumok) felszívják a szénet a légköri CO2-ből, majd a növényevők veszik ki ezekből az organizmusokból. Ezeket a húsevők fogyasztják, és végül az összes elpusztult szervezetet a bomlók dolgozzák fel.

A légkör és az élőlények mellett szén található a talajban (edafoszféra) és a vízben (hidroszféra). Az óceánokban a fitoplankton, a makroalgák és a vízi angiperzimek a vízben feloldott CO2-t veszik fel a fotoszintézis elvégzéséhez.

Szén ciklus illusztráció

A szén-dioxid a szárazföldi és a vízi élőlények légzésével visszatér a légkörbe vagy a vízbe. Miután az élőlények meghaltak, a szén visszakerül a fizikai környezetbe szén-dioxid formájában vagy üledékes kőzetek, szén vagy olaj részeként.

A szénciklus nagyon fontos, mivel különféle funkciókat lát el, mint például az élőlények része, segítve a bolygó hőmérsékletének és a víz savasságának a szabályozását. Ehhez hasonlóan hozzájárul az üledékes kőzetek eróziós folyamataihoz és energiaforrásként szolgál az ember számára.

jellemzők

Szén

Ez az elem a hatodik helyen áll az univerzumban, szerkezete lehetővé teszi kötések kialakítását más elemekkel, például az oxigénnel és a hidrogénnel. Négy elektronból áll (tetravalens), amelyek kovalens kémiai kötéseket képeznek, amelyek képesek összetett szerkezeti formájú polimereket képezni.

Az atmoszféra

A szén elsősorban szén-dioxid (CO2) formájában található a légkörben, a levegő összetételének 0,04% -ában. Noha a légköri szén koncentrációja az emberi ipari fejlődés miatt az elmúlt 170 évben jelentősen megváltozott.

Az ipari időszak előtt a koncentráció 180 és 280 ppm között változott (milliárd részre számítva), és ma meghaladja a 400 ppm koncentrációt. Ezenkívül sokkal kisebb arányban van a metán (CH4) és kis nyomokban a szén-monoxid (CO).

CO2 és metán (CH4)

Ezeknek a szénalapú gázoknak a tulajdonsága a hosszú hullámú energia (hő) elnyelése és sugárzása. Ezért a légkörben való jelenléte szabályozza a bolygó hőmérsékletét, megakadályozva a Föld által sugárzott hő térbe jutását.

E két gáz közül a metán több hőt vesz fel, viszont a CO2 a meghatározó szerepet játszik a relatív bőség miatt.

A biológiai világ

Az élő szervezetek szerkezetének nagy részét szén alkotja, amely nélkülözhetetlen a fehérjék, szénhidrátok, zsírok és vitaminok képződésében.

A litoszféra

A szén a talajban lévő szerves anyag és a levegő része, elemi formában is megtalálható, például szén, grafit és gyémánt. Hasonlóképpen, a szénhidrogének (olaj, bitumen) alapvető része a mély lerakódásokban.

Szénképződés

Ahogy a tómedencékben, mocsarakban vagy sekély tengerekben meghal a növényzet, a növényi törmelék a víz által borított rétegekben halmozódik fel. Ezután lassú anaerob bomlási folyamat alakul ki a baktériumok által.

Az üledékek a lebomló szerves anyag rétegeit takarják le, amely több millió év alatt fokozatosan széndúsulási folyamaton megy keresztül. Ez áthalad egy tőzeg (50% szén), lignit (55-75%), szén (75-90%) és végül antracit (90% vagy annál több) szakaszán.

Olaj képződés

Lassú aerob lebomlással kezdődik, majd egy anaerob szakasz fordul elő, amely plankton, állatok és tengeri vagy tó növények maradványaiból áll. Ezt a szerves anyagot üledékes rétegek temették el, és magas hőmérsékleten és nyomásnak kitették őket a Föld belsejében.

Tekintettel alacsonyabb sűrűségére, az olaj az üledékes kőzetek pórusán keresztül emelkedik. Végül vagy csapdába esik a vízhatlan területeken, vagy sekély bitumenes palántákat képeznek.

A hidroszféra

A hidroszféra gáz-cserét tart fenn a légkörrel, különösen az oxigén és a szén formájában (vízben oldódó) CO2. A szén megtalálható a vízben, különösen az óceánokban, főleg bikarbonát-ionok formájában.

A bikarbonát-ionok fontos szerepet játszanak a tengeri környezet pH-jának szabályozásában. Másrészről, a tengerfenéken nagy mennyiségű metán van csapdában, mint metánhidrátok.

Savas eső

A szén áthatol a gáznemű közeg és a folyadék között is, amikor a CO2 reagál a légköri vízgőzzel és H2CO3 képződik. Ez a sav csapadékkal esik ki, és megsavanyítja a talajt és a vizet.

A szénciklus szakaszai

Szén-leválasztás és -tárolás. Forrás: Carbon_sequestration-2009-10-07.svg: * LeJean Hardin és Jamie Paynederivatív munka: Arntzen Jarl (talk) származékos munka: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Mint minden biogeokémiai ciklus, a szénciklus összetett folyamat, amely kapcsolatok hálózatából áll. Meghatározott szakaszokra bontásuk csak elemzésük és megértésük eszköze.

- Földtani szakasz

Jegyek

Az ebben a szakaszban a szénbejutás kisebb mértékben a légkörből származik, savas eső és a talajhoz kiszűrött levegő révén. A legfontosabb tényező az élő szervezetek hozzájárulása, mind ürülékük, mind pedig testük meghalásakor.

Tárolás és forgalomba hozatal

Ebben a szakaszban a szén tárolódik és a litoszféra mély rétegeiben mozog, mint például szén, olaj, gáz, grafit és gyémántok. Ez szintén része a karbonátos kőzeteknek, amelyek örökké fagyba esnek be (befagyott talajréteg a sarki szélességi fokon), és feloldódik a vízben és a levegőben a talaj pórusaiban.

A lemeztektonika dinamikájában a szén a köpeny mélyebb rétegeibe is eljut és a magma része.

Indulás

Az esőnek a mésztartalmú kőzetekre gyakorolt ​​hatása erodálja őket, és a kalcium felszabadul más elemekkel együtt. Ezen karbonátos kőzetek eróziójából származó kalcium a folyókba és onnan az óceánokba kerül.

Hasonlóképpen, a CO ₂ szabadul fel, amikor a permafrostból olvadás vagy túlzott szántás a talaj. A fő kibocsátást azonban az ember hajtja elő, a szén, olaj és gáz kivonásával a litoszférából, hogy üzemanyagként elégetje őket.

Az emberi tevékenység a szénhidrogének felhasználása alapján szént enged a légkörbe

- Hidrológiai szakasz

Jegyek

A légköri CO _2, amikor érintkezésbe kerül a víz felületével, szénsavat képez, és a metán belép a tengerfenék litoszférájába, amint azt az Északi-sarkvidéken kimutatták. Ezenkívül a HCO ₃ -ionok belépnek a folyókba és az óceánokba a litoszférában lévő karbonátkövek eróziója és a talajmosás következtében.

Ha esik, a víz szén-dioxid formájában szállítja a légkört és a sziklákat. Az óceán elérésekor korallok, plankton és más víziállatok növekedésére használják. Ezek az élőlények - korallok, plankton és vízi állatok - meghalnak és bejutnak a szénbe a talajba

Tárolás és forgalomba hozatal

A CO2 feloldódik vízben, szénsavat (H2CO3) képezve, feloldva a héjak kalcium-karbonátját, és kalciumsav-karbonátot (Ca (HCO3) 2) képezve. Ezért a szén megtalálható és a vízben cirkulál, főleg CO2, H2CO3 és Ca (HCO3) 2 formájában.

Másrészt a tengeri szervezetek folyamatos széncserét tartanak fenn a vízi környezettel fotoszintézis és légzés útján. Nagy mennyiségű széntartalék van a tengerfenéken lévő metánhidrátok formájában is, amelyeket alacsony hőmérsékletek és magas nyomások fagyasztnak be.

Indulás

Az óceán gázokat cserél a légkörrel, beleértve a szén-dioxidot és a metánt, és ezek egy része a légkörbe engedi. Nemrégiben 400 m alatti mélységben, például Norvégia partjainál, növekedett az óceáni metánszivárgás.

A globális hőmérséklet emelkedése miatt a víz felmelegszik legfeljebb 400 m mélyen, és felszabadítja ezeket a metán-hidrátokat. Hasonló folyamat történt a pleisztocénben is, amely nagy mennyiségű metánt bocsátott ki, tovább melegítette a Földet és okozta a jégkorszak végét.

- Légköri szakasz

Jegyek

A szén az élőlények légzéséből és a bakteriális metanogén aktivitásból jut a légkörbe. Hasonlóképpen, vegetációs tüzekkel (bioszféra), cserélje ki a hidroszférát, fosszilis tüzelőanyagok elégetése, vulkanikus aktivitás és a talajból történő felszabadulás (geológiai).

Geológiai szén kibocsátása a légkörbe egy kitörő vulkán által. Szerző: Ciencia1.com

Tárolás és forgalomba hozatal

A légkörben a szén elsősorban gáz halmazállapotú, például CO2, metán (CH4) és szén-monoxid (CO). Hasonlóképpen megtalálhatók a levegőben szuszpendált szénrészecskék.

Indulás

A légköri szakaszból származó legfontosabb szén-dioxid-kibocsátás az óceánvízben feloldódó és a fotoszintézis során felhasznált CO2.

- Biológiai szakasz

Jegyek

A szén CO2 formájában jut a biológiai szakaszba a növények és a fotoszintézisű baktériumok által végzett fotoszintézis folyamatán keresztül. Hasonlóképpen, a Ca2 + és HCO3-ionok, amelyek erózió útján jutnak el a tengerbe, és amelyeket különféle szervezetek használnak a kagyló gyártásában.

A növények és mikroorganizmusok felszívják a szén-dioxidot a légkörből, és fotoszintézis útján oxigénné és energiává alakítják

Tárolás és forgalomba hozatal

Az egyes sejtek és így az élőlények testét nagy mennyiségű szén alkotja, amely fehérjéket, szénhidrátokat és zsírokat tartalmaz. Ez a szén-dioxid az elsődleges termelők trópusi szövedékein keresztül bioszférában kering.

Az ánizsnövények, a páfrányok, a májfűek, a moha, az algák és a cianobaktériumok beépülnek a fotoszintézisbe. Ezután ezeket a szervezeteket a növényevők fogyasztják, amelyek a húsevők táplálékává válnak.

A növényevő állatok növényeket fogyasztanak és szén-dioxidot bocsátanak ki a légkörbe. Amikor ezek az állatok meghalnak, a szén visszajut a talajba. Ugyanez történik az óceán fenekén található korallokkal és planktonokkal

Indulás

A széndioxid-szivárgás ebből a szakaszból a szénciklus más résztvevőihez az élőlények halála következik be, amelyek újra beilleszkednek a talajba, a vízbe és a légkörbe. A széndioxid hatalmas és drasztikus formája az erdőtüzek, amelyek nagy mennyiségű CO2-t bocsátanak ki.

Másrészt a légkörbe jutó metán legfontosabb forrása az állatok emésztési folyamataik során kilökő gázok. Hasonlóképpen, a metanogén anaerob baktériumok aktivitása, amelyek a mocsarakban és a rizsfélékben szerves anyagot bontanak le, a metán forrása.

fontosság

A szénciklus fontos funkciók miatt, amelyeket ez az elem a Föld bolygón teljesít. Kiegyensúlyozott keringése lehetővé teszi a bolygófeltételeknek az élet függvényében történő fenntartásához szükséges összes funkció szabályozását.

Az élőlényekben

A szén a sejtek szerkezetének fő eleme, mivel része a szénhidrátoknak, fehérjéknek és zsíroknak. Ez az elem az élet minden kémiai alapját képezi, a DNS-től a sejtmembránokig és az organellákig, szövetekig és szervekig.

A föld hőmérsékletének szabályozása

A CO2 az üvegházhatást okozó gáz, amely lehetővé teszi a Földön az élet megfelelő hőmérsékletének fenntartását. Olyan légköri gázok nélkül, mint a CO2, a vízgőz és más, a Föld által kibocsátott hő teljesen elúszna az űrbe, és a bolygó fagyott tömeg lenne.

Globális felmelegedés

Másrészről, a légkörbe kibocsátott, például az emberek által jelenleg okozott felesleges széndioxid megbontja a természetes egyensúlyt. Ez a bolygó túlmelegedését okozza, ami megváltoztatja a globális éghajlatot, és negatív hatással van a biodiverzitásra.

Az óceáni pH szabályozása

A víz és a vízben oldott metán része az óceánokban a víz pH-jának szabályozására szolgáló komplex mechanizmusnak. Minél nagyobb ezeknek a gázoknak a tartalma a vízben, a pH savasabb lesz, ami negatív a vízi élővilágra.

Áramforrás

A szén nélkülözhetetlen része a fosszilis tüzelőanyagoknak, mind az ásványi szénnek, az olajnak, mind a földgáznak. Noha felhasználása megkérdőjeleződik a káros környezeti hatások miatt, mint például a globális túlmelegedés és a nehézfémek felszabadulása.

Gazdasági érték

A szén olyan ásvány, amely munka és gazdasági haszon forrásokat generál üzemanyagként való felhasználásához, és az emberiség gazdasági fejlődése ezen nyersanyag felhasználásán alapul. Másrészről, sokkal ritkább gyémánt kristályos formájában, drágakőként történő felhasználása szempontjából nagy gazdasági értéket képvisel.

Irodalom

1. Calow, P. (Szerkesztés) (1998). Az ökológia és a környezetgazdálkodás enciklopédia.
2. Christopher R. és Fielding, CR (1993). A fluviális szedimentológiával kapcsolatos legújabb kutatások áttekintése. Üledékes geológia.
3. Espinosa-Fuentes, M. De la L., Peralta-Rosales, OA és Castro-Romero, T. Biogeokémiai ciklusok. 7. fejezet. A mexikói jelentés az éghajlatváltozásról, I. csoport, tudományos alapok. Modellek és modellezés.
4. Margalef, R. (1974). Ökológia. Omega kiadások.
5. Miller, G. és TYLER, JR (1992). Ökológia és környezet. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
6. Odum, EP és Warrett, GW (2006). Az ökológia alapjai. Ötödik kiadás. Thomson.