Koloběh uhlíku

uhličitanů a kerogenu. Koloběh uhlíku je biogeochemický cyklus, při němž se uhlík, který lze považovat za základní stavební kámen veškerých organických sloučenin, vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou.

Rezervoáry uhlíku

Uhlík se vyskytuje na Zemi téměř všude, v živé i neživé přírodě. Nejvíce je ho zastoupeno v minerálech, zejména tedy v uhličitanech, v schránkách mořských živočichů, kterými jsou tvořeny i současné kontinentální horniny, dále je vázán například v nerostném bohatství (ropa, zemní plyn…), ve formě CO2 je zastoupen i v atmosféře.

Mezi zemské rezervoáry uhlíku patří: * hydrosféra (rozpuštěný oxid uhličitý a organická hmota) - téměř 40 000 gigatun. * sedimenty - uhličitany (uhličitan vápenatý, anglicky calcareous sediment obsahuje 80 000 000 gigatun), látky s obsahem uhlíku, včetně fosilních paliv, která se odhadují na 746 gigatun. +more * atmosféra (CO2) - okolo 800 gigatun * biosféra (organická živá i neživá hmota) - okolo 1900 gigatun.

Cyklus

Uhlík existuje v atmosféře hlavně jako plyn oxid uhličitý. Přestože tvoří velmi malý podíl atmosféry (asi 0,04 %), je zásadní pro život na Zemi. +more K ostatním atmosférickým plynům, které obsahují uhlík, patří methan a antropogenní chlor-fluorované uhlovodíky.

Mezi nejvýznamnější toky uhlíku patří oboustranná výměna mezi biosférou (i v půdě) a atmosférou o velikosti zhruba 120 gigatun za rok. Dále vzájemná výměna mezi hydrosférou a atmosférou (100 gigatun za rok). +more Studie z roku 2022 ale ukázala, že cyklus je jinak velký (o 36 Gt za rok), než byly dřívější odhady a modely. Oceány mohou ukládat o 40 Gt CO2 za rok více, než se předpokládalo.

Člověk uvolňuje již 10 Gt uhlíku ročně (častěji se udává hmotnost vzniklého CO2, ta je 3,67× větší).

Uhlík se z atmosféry dostává pryč několika způsoby: * Když svítí Slunce, autotrofní organismy (především rostliny) fotosyntetizují, přičemž pohlcují oxid uhličitý a mění ho na sacharidy a zároveň vylučují kyslík. Tento proces je nejrychlejší u lesů (či jiných biotopů), kde probíhá velmi rychlý růst nové biomasy (kterou představuje i mrtvé dřevo). +more Množství rozpuštěného oxidu uhličitého v oceánu (rok 1990) * Na mořské hladině se rozpouští atmosférický oxid uhličitý. Čím je voda chladnější, tím více CO2 může pohltit. Tento jev je v přímé souvislosti s termohalinním výměníkem. Na mořském dně jej také váží bakterie. * Ve vyšších vrstvách oceánu fytoplankton (řasy, sinice) ukládají oxid uhličitý ve svých tkáních a schránkách. Schránky pak klesají ke dnu a zvětrávají. Zvětrávání těchto hornin způsobuje kyselina uhličitá. Při tomto procesu se uvolňují hydrogenuhličitany. Na dně se pak ukládají nánosy uhličitanů (např. vápenec).

Uhlík se do atmosféry dostává několika způsoby: * Respirací živočichů a rostlin. Při této reakci se organické molekuly rozkládají na vodu a oxid uhličitý. +more * Rozkládáním rostlinné a živočišné biomasy. Hlavní roli v tom mají houby a bakterie. Pokud je přítomen kyslík, mění organické látky na oxid uhličitý, pokud je prostředí anaerobní, mění organické látky na methan. * Spalováním organického materiálu. Při spalování fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn) se rozpadají organické látky, které se po miliony let ukládaly v biosféře. * Při sopečných erupcích se uvolňují plyny, které mimo jiné obsahují oxid uhličitý. Množství uhlíku, které takto vznikne, plně kompenzuje úbytek uhlíku při zvětrávání.

Rozlišují se dva typy uhlíkového cyklu: biologický a geochemický. Základní hnací silou biologického cyklu je fotosyntéza rostlin a dýchání živočichů. +more Jedna molekula v tímto cyklem projde za zhruba dvacet let. Geochemický cyklus je značně pomalejší a může funguje v závislosti na cyklu biologickém. Uhlíkový cyklus je složitým koloběhem, ve kterém se uhlík vyskytuje ve více formách, největší důležitost se však přikládá oxidu uhličitému. Uhlíkový cyklus je ovlivňován geochemickými procesy a také klimatem, člověk do něj významně zasahuje emisí právě oxidu uhličitého. Zhruba platí, že polovina člověkem vyprodukovaného CO2 zůstává v atmosféře, druhá polovina skončí v oceánech a na pevnině. Zjistit podíl uhlíku v atmosféře je díky moderní technice snadné, avšak zatím nelze přesně určit jeho množství v půdě a oceánech. Největším problémem je však určit množství uhlíku v ekosystémech.

Všechny živé organizmy v sobě vážou uhlík. Nejjednoduššími jsou bakterie, žijící na základě chemosyntézy, které získávají uhlík jednoduchými reakcemi anorganických látek. +more Zelené rostliny spotřebovávají CO2 při fotosyntéze a přeměňují ho na kyslík, avšak stejně jako živočichové kyslík dýchají a přeměňují ho na oxid uhličitý. Po smrti živých organizmů dochází k rozkládání jejich těl, čímž vynikají uhlíkaté sloučeniny, ze kterých se později vytváří uhličitany, případně fosilní paliva. Stejně exkrecí organismů vzniká organický odpad, z něhož vznikají opět organické sloučeniny. Spalováním fosilních paliv poté vede ke zvýšení obsahu CO2 v atmosféře. V atmosféře zůstává cca polovina CO2, zbytek se dostává na pevninu a do oceánů, kde vytvářejí hydrogenuhličitany, uhličitany a CO2 obsažené ve vodě (CO2 je ve vodě rozpustné). Zvyšování podílu oxidu uhličitého v atmosféře se podílí na skleníkovém efektu, který zvyšuje teplotu vzduchu na Zemi, což znovu ovlivňuje živé organismy. Do uhlíkového cyklu je možné zahrnout potravní řetězec.

Odkazy

Reference

Literatura

ARCHER, David. Global warming: understanding the forecast. +more Global warming: understanding the forecast / David Archer. 2012. . * BOHÁČEK, I. (2001): Globální cyklus uhlíku. On-line: https://web. archive. org/web/20131010051936/http://vesmir. cz/files/file/name/2001_003:pdf * CÍLEK, Václav. Oceán - nejlepší přítel člověka: aneb proč se porouchala uhlíková pumpa. Vesmír [online]. 2006 [cit. 2016-02-13]. * GLOBE Carbon Cycle (2007): Globální cyklus uhlíku. - On-line: https://web. archive. org/web/20150406035211/http://meteocentrum. cz/zmeny-klimatu/sklenikovy-efekt-kolobeh-uhliku. php * WILLIAMS, Richard G. Ocean dynamics and the carbon cycle: principles and mechanisms. Ocean dynamics and the carbon cycle: principles and mechanisms / Richard G. Williams, Michael J. Follows. 2011. .

Související články

Toky uhlíku * Uhlík * Potravní řetězec

Externí odkazy

Kategorie:Uhlík Kategorie:Metabolismus Kategorie:Biogeochemické cykly