Ciclo-Carbono

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13/10/2014
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Ciclo do Carbono
Reflete a produção primária e secundária
Ciclo do Carbono
O ciclo de carbono é movido pela energia solar.
É um ciclo complexo devido às várias reações
químicas do carbono.
Três classes de processos fazem o carbono circular
através dos ecossistemas aquáticos e terrestres:
1. Reações assimilativas e desassimilativas de carbono,
principalmente na fotossíntese e na respiração.
2. Troca de dióxido de carbono entre a atmosfera e os
oceanos e
3. Sedimentação de carbonatos.
Ciclo do Carbono
Fotossíntese e Respiração:
Aproximadamente 85 bilhões de toneladas métricas de
carbono entram nas reações de fotossíntese e
respiração em todo o mundo a cada ano.
O tempo médio de residência do carbono em
moléculas biológicas é de 31 anos.
Durante a fotossíntese, o carbono é reduzido,
resultando em ganho químico.
3CO2 + 6H2O C3H6O3 + 3O2 + 3H2 O
LUZ
Ciclo do Carbono
Fotossíntese e Respiração:
Uma quantidade equivalente de energia é liberada
pela respiração, que resulta numa perda de elétrons e
numa perda de energia química.
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia
Ciclo do Carbono
Os processos de reciclagem do carbono envolvem a
atmosfera, oceanos, lagos e correntes de água.
O CO2 se dissolve prontamente na água, com isto os
oceanos contêm 50 vezes mais CO2 que a atmosfera,
Os oceanos são acumuladores importantes do CO2
produzido pela queima de combustíveis fósseis.
O tempo de residência médio do carbono na
atmosfera é de 5 anos.
A quantidade de CO2 na atmosfera é muito sensível à
taxa de produção de CO2 , aumentando com a queima
de combustíveis fósseis.
Ciclo do Carbono
Tem ocorrido um incremento de 0,4% ao ano na concentração de
CO2.
Queima de combustíveis fósseis
•Apenas 58% acumula na atmosfera. O restante é absorvido pelo
oceano
•Destruição de florestas  queimadas
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Ciclo do Carbono
Precipitação do carbono
A precipitação de carbono inorgânico ocorre somente
em sistemas aquáticos.
Envolve a dissolução de compostos carbonatos na
água e sua precipitação no sedimento como calcário e
dolomita, principalmente.
A dissolução e precipitação de carbonatos,
praticamente se equilibram, embora certas condições
tenham propiciado grandes deposições de calcários no
passado.
A dissolução e precipitação ocorrem cerca de 100
vezes mais lentamente do que a assimilação e
desassimilação por sistemas biológicos.
Ciclo do Carbono
A troca entre sedimentos e a coluna de água é pouco importante para a
reciclagem de curto prazo de carbono no ecossistema. No entanto
localmente e a longo prazo torna-se importante, pois a maioria do carbono
dos ecossistemas está aprisionada nas rochas sedimentares
Ciclo do Carbono
Concentrações de CO2 na atmosfera tem variado consideravelmente ao
longo da história da terra:
As concentrações de dióxido de carbono na atmosfera têm diminuído desde 
o início da Era Paleozóica. Os valores estão expressos em múltiplos de 
concentração(ca de 300ppm) no início da Revolução Industrial
Ciclo glaciais e da concentração 
de CO2
As oscilações nos últimos 2,5 milhões de anos entre
idades do gelo (com grandes placas de gelo no
hemisfério norte) e períodos interglaciais (como hoje) são
provavelmente iniciados por mudanças orbitais.
Entretanto, a amplitude observada e duração destes
ciclos globais ainda não está bem explicada.
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
A variação observada na pressão atmosférica parcial
de CO2 pode responsável por uma fração do
esfriamento da era glacial
a- Foraminiferos benticos 18; 
b-CO2
atm a partir de cores de gelo; 
c- temperatura do ar antartico a 
partir de cores de gelo; 
d- Reflexão do sedimento 
antártico como medida de 
exportação de material biogênico.
Barra cinza indica periodos 
interglaciais
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
Mas, esta mudança na concentração de CO2 é global,
o que ajuda a explicar porque as idades do gelo são
também globais.
Mas a causa da variação de CO2 ainda não está
totalmente esclarecida.
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Ciclo glaciais e da concentração de CO2
O oceano é o maior reservatório de CO2 que equilibra
com a atmosfera na escala de milhares de anos de
mudanças glaciais/interglaciais as mudanças na
concentração de CO2 atmosférico, assim o oceano
deve conduzir estas mudanças.
CO2 foi mais solúvel no oceano mais frio da idade do
gelo, o que deve ter baixado a concentração até 30
ppm, mas a maior parte deste efeito foi anulado por
outras mudanças (salinidade e volume) e pela
contração da biosfera terrestre.
Química Do Carbono Inorgânico Nos 
Oceanos
A concentração de CO2 liberada para a atmosfera, a
dada temperatura é determinado pela concentração de
CO2 dissolvido na superfície da água, que depende de
duas propriedades químicas:
1. Concentração do carbono dissolvido, que inclui CO2,
bicarbonato (HCO3
-) e carbonato (CO3
-2)
2. Alcalinidade- quanto maior a alcalinidade maior a
proporção de carbonato e menor a de CO2, diminuindo
a transferência deste para a atmosfera
Química Do Carbono Inorgânico Nos 
Oceanos
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
As explicações mais promissoras para a diminuição de
CO2 envolvem a bioquímica oceânica e sua interação
com a circulação física do oceano.
A produtividade biológica no oceano diminui a
concentração de CO2 através da bomba biológica que
seqüestra carbono, para as camadas mais profundas.
A bomba biológica diminui a pressão parcial de CO2
nas águas superficiais.
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
Além disso, o estoque de CO2 regenerado nas águas
profundas, deixa ácido esse ambiente.
O que reduz a deposição de carbonato de cálcio nos
sedimentos do fundo marinho,
Deixando assim o oceano global mais alcalino, o que
aumenta a solubilidade de CO2 na água do mar,
diminuindo a concentração de CO2.
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
Nos oceanos do sul, as águas ricas em nutrientes e
carregadas de CO2 do oceano profundo ascendem até
à camada superficial trazendo nitrogênio e fósforo que
são utilizados plenamente pelo fitoplâncton para
fixação do carbono.
Isto permite o escape de CO2 para a atmosfera,
aumentando a concentração de CO2.
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Ciclo glaciais e da concentração de CO2
Três mecanismos básicos têm sido reconhecidos,
pelos quais a fuga pela bomba biológica deste oceano
foi reduzida durante períodos glaciais:
1- Decréscimo na troca de águas superficiais do oceano
com águas profundas,
2- Um aumento no grau no qual os nutrientes da
superfície do oceano são consumidos pelo
fitoplancton,
3- Um aumento da cobertura de gelo, causando uma
diminuição na habilidade do CO2 escapar das águas
supersaturadas superficiais dos oceanos do sul.
Ciclo glaciais e da concentração de CO2
Três mecanismos básicos têm sido reconhecidos,
pelos quais a fuga pela bomba biológica deste oceano
foi reduzida durante períodos glaciais:
1- Decréscimo na troca de águas superficiais do oceano
com águas profundas,
2- Um aumento no grau no qual os nutrientes da
superfície do oceano são consumidos pelo
fitoplancton,
3- Um aumento da cobertura de gelo, causando uma
diminuição na habilidade do CO2 escapar das águas
supersaturadas superficiais dos oceanos do sul.
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
Linhas azul (água), preta (nutrientes) e laranja (CO2).
Baixa latitude- bomba eficiente. Sequestro de CO2 fundo
Alta latitude rica em nutrientes e excesso CO2
superficie
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
Global oceano hoje- NADW(North Atlantic Deep Water),
ACC(Ant. Circ. Curr) ricas em nutrientes e CO2
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanosEstado intermediário hipotético- redução da formação de
água superficial. O azul mais intenso indica maior
concentração de nutrientes regenerados
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
Oceano Glacial- reduz a circulação das águas profundas
e a transferência de nutrientes para regiões subpolares
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Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
Os oceanos têm papel importante na liberação e
sequestro de CO2 amosférico.
A circulação nos oceanos é a válvula de controle para
liberar o CO2 sequestrado pelas águas profundas na
região tropical, através da superfície antártica.
A reduzida troca de água entre a superficie antártica e o
oceano profundo pode ter fechado esta válvula durante a
ultima idade do gelo.
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
Outras causas contribuíram para mudanças no CO2.
1- O aumento da cobertura de gelo na antártica pode ter
sido uma barreira complementar para liberação de CO2
2- O fitoplancton antártico, apesar da menor
produtividade, pode ter consumido o reduzido nutriente
superficial antártico, aumentando o estoque de CO2 no
fundo
3- A produtividade do fitoplancton foi aparentemente
maior na zona subantartica, talvez devido à natural
fertilização de ferro, diminuindo a oferta de nutrientes em
baixas latitudes, diminuindo a produção da bomba
biológica tropical.
Química do carbono inorgânico nos 
oceanos
Outras causas contribuíram para mudanças no CO2.
4- aumento do estoque de CO2 na água profunda devido
à dissolução de CaCO3 no fundo marinho, deixando o
oceano mais alcalino e aumentando a capacidade de
estocar CO2.
5- A migração da água profunda do norte atlântico para
profundidades menores durante eras glaciais, isolou o
CO2 no fundo dos oceanos , maximizando a dissolução
de CaCO3 causada pelo sequestro de CO2 em águas
profundas, tornando as condições mais alcalinas.
Bomba biológica e alcalinidade dos 
oceanos
A circulação nos