CICLO DO CARBONO: CARACTERÍSTICAS, ETAPAS, IMPORTÂNCIA - MEIO AMBIENTE - 2025

O ciclo do carbono é o processo de circulação desse elemento químico no ar, na água, no solo e nos seres vivos. É um ciclo biogeoquímico do tipo gasoso e a forma mais abundante de carbono na atmosfera é o dióxido de carbono (CO2).

Os maiores estoques de carbono estão nos oceanos, combustíveis fósseis, matéria orgânica e rochas sedimentares. Da mesma forma, é essencial na estrutura corporal dos organismos vivos e entra nas cadeias tróficas como CO2 por meio da fotossíntese.

Os fotossintetizadores (plantas, fitoplâncton e cianobactérias) absorvem o carbono do CO2 atmosférico e os herbívoros o retiram desses organismos. Estes são consumidos por carnívoros e, finalmente, todos os organismos mortos são processados ​​por decompositores.

Além da atmosfera e dos seres vivos, o carbono é encontrado no solo (edafosfera) e na água (hidrosfera). Nos oceanos, o fitoplâncton, as macroalgas e as angiospermas aquáticas retiram o CO2 dissolvido na água para realizar a fotossíntese.

Ilustração do ciclo do carbono

O CO2 é reintegrado na atmosfera ou na água através da respiração dos seres vivos terrestres e aquáticos, respectivamente. Uma vez que os seres vivos morrem, o carbono é reintegrado ao ambiente físico como CO2 ou como parte de rochas sedimentares, carvão ou petróleo.

O ciclo do carbono é muito importante porque cumpre diversas funções como ser parte de seres vivos, ajudando a regular a temperatura planetária e a acidez da água. Da mesma forma, contribui para os processos erosivos das rochas sedimentares e serve como fonte de energia para o ser humano.

Caracteristicas

Carbono

Este elemento ocupa o sexto lugar em abundância no Universo e sua estrutura permite formar ligações com outros elementos, como oxigênio e hidrogênio. É formado por quatro elétrons (tetravalentes) que formam ligações químicas covalentes capazes de constituir polímeros com formas estruturais complexas.

A atmosfera

O carbono é encontrado na atmosfera principalmente como dióxido de carbono (CO2) em uma proporção de 0,04% da composição do ar. Embora a concentração de carbono atmosférico tenha mudado substancialmente nos últimos 170 anos devido ao desenvolvimento industrial humano.

Antes do período industrial, a concentração variava de 180 a 280 ppm (partes por milhão) e hoje ultrapassa os 400 ppm. Além disso, existe o metano (CH4) em proporção bem menor e o monóxido de carbono (CO) em pequenos traços.

CO2 e metano (CH4)

Esses gases à base de carbono têm a propriedade de absorver e irradiar energia de ondas longas (calor). Por isso, sua presença na atmosfera regula a temperatura planetária, impedindo a fuga para o espaço do calor irradiado pela Terra.

Destes dois gases, o metano captura mais calor, mas o CO2 desempenha o papel mais determinante devido à sua abundância relativa.

O mundo biológico

A maior parte da estrutura dos organismos vivos é composta por carbono, essencial na formação de proteínas, carboidratos, gorduras e vitaminas.

A litosfera

O carbono faz parte da matéria orgânica e do ar do solo, também é encontrado na forma elementar como carbono, grafite e diamante. Da mesma forma, é parte fundamental dos hidrocarbonetos (petróleo, betumes) encontrados em depósitos profundos.

Formação de carbono

Conforme a vegetação morre nas bacias dos lagos, pântanos ou mares rasos, os restos das plantas se acumulam em camadas cobertas pela água. Um lento processo de decomposição anaeróbia causado por bactérias é então gerado.

Os sedimentos estão cobrindo as camadas de matéria orgânica em decomposição que passa por um processo progressivo de enriquecimento de carbono ao longo de milhões de anos. Este passa por um estágio de turfa (50% de carbono), linhita (55-75%), carvão (75-90%) e finalmente antracita (90% ou mais).

Formação de óleo

Começa com uma lenta decomposição aeróbia, depois passa-se para a fase anaeróbia, com restos de plâncton, animais e plantas marinhas ou lacustres. Essa matéria orgânica foi soterrada por camadas sedimentares e submetida a altas temperaturas e pressões no interior da Terra.

No entanto, devido à sua densidade mais baixa, o óleo sobe pelos poros das rochas sedimentares. Eventualmente, ele fica preso em áreas impermeáveis ​​ou forma afloramentos betuminosos rasos.

A hidrosfera

A hidrosfera mantém uma troca gasosa com a atmosfera, principalmente oxigênio e carbono na forma de CO2 (solúvel em água). O carbono é encontrado na água, principalmente nos oceanos, principalmente na forma de íons bicarbonato.

Os íons bicarbonato desempenham um papel importante na regulação do pH do ambiente marinho. Por outro lado, grandes quantidades de metano ficam presas no fundo do mar como hidratos de metano.

Chuva ácida

O carbono também penetra entre o meio gasoso e o líquido, quando o CO2 reage com o vapor d'água atmosférico e forma H2CO3. Este ácido precipita com a água da chuva e acidifica solos e águas.

Estágios do ciclo do carbono

Captura e armazenamento de carbono. Fonte: Carbon_sequestration-2009-10-07.svg: * LeJean Hardin e Jamie Paynederivative work: Jarl Arntzen (conversa) trabalho derivado: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Como qualquer ciclo biogeoquímico, o ciclo do carbono é um processo complexo formado por uma rede de relacionamentos. Sua separação em estágios definidos é apenas um meio para sua análise e compreensão.

- Estágio geológico

Ingressos

As entradas de carbono nesse estágio vêm em menor escala da atmosfera, pela chuva ácida e pelo ar filtrado para o solo. No entanto, o principal insumo são as contribuições dos organismos vivos, tanto por seus excrementos quanto por seus corpos quando morrem.

Armazenamento e circulação

Nesta fase, o carbono é armazenado e se move em camadas profundas da litosfera, como carvão, petróleo, gás, grafite e diamantes. Também faz parte de rochas carbonáticas, aprisionadas em permafrost (camada de solo congelada em latitudes polares) e se dissolvem na água e no ar dos poros do solo.

Na dinâmica das placas tectônicas, o carbono também atinge as camadas mais profundas do manto e faz parte do magma.

Partidas

A ação da chuva sobre as rochas calcárias as erode e o cálcio é liberado junto com outros elementos. O cálcio da erosão dessas rochas carbonáticas é levado para os rios e de lá para os oceanos.

Da mesma forma, o CO ₂ é liberado quando o permafrost descongela ou pela aragem excessiva do solo. No entanto, a principal produção é impulsionada pelo homem, extraindo carvão, petróleo e gás da litosfera, para queimá-los como combustível.

A atividade humana, baseada no consumo de hidrocarbonetos, libera carbono na atmosfera

- Estágio hidrológico

Ingressos

Quando o CO ₂ atmosférico entra em contato com a superfície da água, ele se dissolve formando ácido carbônico e o metano entra na litosfera a partir do fundo do mar, como foi detectado no Ártico. Além disso, os íons HCO ₃ entram nos rios e oceanos devido à erosão das rochas carbonáticas na litosfera e à lavagem do solo.

Quando chove, a água carrega carbono na forma de dióxido de carbono da atmosfera e das rochas. Ao chegar ao oceano, corais, plâncton e outros animais aquáticos o utilizam para crescer. Essas coisas vivas - corais, plâncton e animais aquáticos - morrem e inserem o carbono no solo

Armazenamento e circulação

O CO2 se dissolve em água formando ácido carbônico (H2CO3), dissolvendo o carbonato de cálcio das cascas, formando carbonato ácido de cálcio (Ca (HCO3) 2). Portanto, o carbono é encontrado e circula na água principalmente como CO2, H2CO3 e Ca (HCO3) 2.

Por outro lado, os organismos marinhos mantêm uma troca constante de carbono com seu ambiente aquático por meio da fotossíntese e da respiração. Além disso, grandes reservas de carbono estão na forma de hidratos de metano no fundo do mar, congelados por baixas temperaturas e altas pressões.

Partidas

O oceano troca gases com a atmosfera, incluindo CO2 e metano, e parte deste é liberado na atmosfera. Recentemente, um aumento no vazamento oceânico de metano foi detectado em profundidades de menos de 400 m, como na costa da Noruega.

O aumento da temperatura global está aquecendo a água em profundidades não superiores a 400 m e liberando esses hidratos de metano. Processo semelhante ocorreu no Pleistoceno, liberando grandes quantidades de metano, aquecendo mais a Terra e provocando o fim da Idade do Gelo.

- Estágio atmosférico

Ingressos

O carbono entra na atmosfera pela respiração dos seres vivos e pela atividade metanogênica bacteriana. Da mesma forma, devido a incêndios na vegetação (biosfera), troca com a hidrosfera, queima de combustíveis fósseis, atividade vulcânica e liberação do solo (geológico).

Liberação de carbono geológico na atmosfera por um vulcão em erupção. Autor: Ciencia1.com

Armazenamento e circulação

Na atmosfera, o carbono está principalmente na forma gasosa, como CO2, metano (CH4) e monóxido de carbono (CO). Da mesma forma, você pode encontrar partículas de carbono suspensas no ar.

Partidas

As principais emissões de carbono do estágio atmosférico são o CO2 que se dissolve na água do oceano e aquele usado na fotossíntese.

- Estágio biológico

Ingressos

O carbono entra no estágio biológico como CO2 por meio do processo de fotossíntese realizado por plantas e bactérias fotossintéticas. Da mesma forma, os íons Ca2 + e HCO3- que chegam ao mar pela erosão e são usados ​​por diversos organismos na fabricação de conchas.

Plantas e microrganismos absorvem dióxido de carbono da atmosfera e o convertem em oxigênio e energia por meio da fotossíntese

Armazenamento e circulação

Cada célula e, portanto, os corpos dos seres vivos são constituídos por uma alta proporção de carbono, constituindo proteínas, carboidratos e gorduras. Este carbono orgânico circula pela biosfera através de teias tróficas de produtores primários.

Angiospermas, samambaias, hepáticas, musgos, algas e cianobactérias o incorporam por fotossíntese. Então, esses organismos são consumidos pelos herbívoros, que servirão de alimento para os carnívoros.

Animais herbívoros consomem plantas e liberam dióxido de carbono na atmosfera. Quando esses animais morrem, eles reintegram o carbono ao solo. A mesma coisa acontece com coral e plâncton no fundo do oceano

Partidas

O principal vazamento de carbono deste estágio para outros no ciclo do carbono é a morte de seres vivos que o reintegra no solo, na água e na atmosfera. Uma forma massiva e drástica de morte e liberação de carbono são os incêndios florestais que produzem grandes quantidades de CO2.

Por outro lado, a fonte mais importante de metano na atmosfera são os gases expelidos pelo gado em seus processos digestivos. Da mesma forma, a atividade de bactérias anaeróbicas metanogênicas que decompõem matéria orgânica em pântanos e plantações de arroz é uma fonte de metano.

Importância

O ciclo do carbono é importante devido às funções relevantes que este elemento desempenha no planeta Terra. Sua circulação equilibrada permite regular todas essas funções relevantes para a manutenção das condições planetárias em função da vida.

Em seres vivos

O carbono é o principal elemento da estrutura das células, pois faz parte dos carboidratos, proteínas e gorduras. Este elemento é a base de toda a química da vida, do DNA às membranas celulares e organelas, tecidos e órgãos.

A regulação da temperatura da terra

O CO2 é o principal gás de efeito estufa, o que permite manter uma temperatura adequada para a vida na Terra. Sem os gases atmosféricos como CO2, vapor d'água e outros, o calor emitido pela Terra escaparia completamente para o espaço e o planeta seria uma massa congelada.

Aquecimento global

Por outro lado, um excesso de CO2 emitido na atmosfera, como o que atualmente é causado pelo homem, quebra o equilíbrio natural. Isso faz com que o planeta superaqueça, o que altera o clima global e afeta negativamente a biodiversidade.

Regulação do pH oceânico

O CO2 e o metano dissolvidos na água fazem parte do complexo mecanismo de regulação do pH da água nos oceanos. Quanto maior o conteúdo desses gases na água, mais ácido se torna o pH, o que é negativo para a vida aquática.

Fonte de energia

O carvão é uma parte essencial dos combustíveis fósseis, tanto carvão mineral, petróleo e gás natural. Embora seu uso seja questionado pelos efeitos ambientais negativos que produz, como o superaquecimento global e a liberação de metais pesados.

Valor Econômico

O carvão é um mineral que gera fontes de trabalho e ganhos econômicos pela sua utilização como combustível e o desenvolvimento econômico da Humanidade está baseado na utilização desta matéria-prima. Por outro lado, em sua forma cristalizada de diamante, muito mais rara, é de grande valor econômico pelo seu uso como pedra preciosa.

Referências

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