Ciclul carbonului

CICLUL CARBONULUI

Ciclul parcurs in natura de carbon (C) este reprezentat de schimbul efectuat intre dioxidul de carbon (CO ) si organismele vii de pe Terra, de la nivelul: litosferei, hidrosferei si atmosferei.

Carbonul este prezent in natura sub doua forme: minerala, reprezentata de carbonatii din structura rocilor calcaroase si sub forma gazoasa a dioxidului de carbon (CO ) sau anhidrida carbonica din atmosfera, unica forma de circulatie a carbonului anorganic in biosfera. In aerul atmosferic, concentratia medie de dioxid de carbon este de 0,03% respectiv cca. 340 ppm.

Circulatia dioxidului de carbon conditioneaza in biosfera doua procese biologice fundamentale: fotosinteza si respiratia. In procesul de fotosinteza plantele verzi (si unele microorganisme fotosintetizatoare) care poseda pigmenti de clorofila fixati pe cloroplaste, folosesc dioxidul de carbon pentru sinteza compusilor organici (glucide, protide si lipide).

Procesul de sinteza are loc sub actiunea radiatiilor solare, a CO din aer si a apei cu saruri minerale, pe care plantele le iau din sol si apa. Din fotosinteza rezulta oxigenul din care o parte este utilizat de plante in procesul de respiratie, iar o alta parte este eliberat in atmosfera, fiind folosit in respiratia animalelor. In conditii naturale normale cele doua procese (fotosinteza si respiratia) se echilibreaza reciproc, desi fixarea de CO prin fotosinteza plantelor depaseste cedarea de CO prin respiratia animalelor.

Echilibrarea se produce prin dioxidul de carbon degajat in urma procesului de degradare a materiei organice moarte, precum si a resturilor de biomasa vegetala sau animala, ramase neconsumate din apa sau sol, precum si cel rezultat din arderile de combustibili.

Variatiile de concentratie a CO din atmosfera sunt autoreglabile. Daca apare tendinta de crestere a concentratiei de CO din atmosfera, intervine o reglare de tip feed-back negativ, prin care cresterea concentratiei este diminuata pe doua cai: marirea intensitatii de consum a CO in procesul de fotosinteza si sporirea proceselor de dizolvare in apa cu formare de bicarbonati.

In ultimii ani cantitatea de CO provenita din arderile de combustibili a crescut ingrijorator. In fiecare an intra in atmosfera cca. 1 miliard t carbon, iar concentratia de CO a crescut cu 10%.

La nivel planetar, dioxidul de carbon contribuie la declansare a efectului de sera. Fenomenul este un proces fizic caracterizat prin faptul ca in aerul atmosferic, CO actioneaza ca un adevarat "ecran de protectie".

Noaptea, suprafata terestra se raceste si cedeaza o mare parte din energia solara receptionata in timpul zilei. Dioxidul de carbon din aer opreste o mare parte din radiatiile infrarosii emise pe durata noptii de scoarta terestra, asigurand astfel mentinerea la suprafata planetei noastre a unei temperaturi medii anuale de15^oC, cu o reducere considerabila a variatiilor termice dintre zi si noapte. In caz contrar, temperatura medie la suprafata scoartei ar fi de - 18^oC.

Cresterile permanente a emisiilor de CO , din ultimii ani, datorate in principal intensificarii industriei si a transporturilor, determina accentuarea efectului de sera care poate avea consecinte catastrofale pentru Terra. Astfel, cresterea treptata a temperaturii medii anuale va determina: aridizarea treptata a climei, accentuarea procesului de desertificare, topirea calotei glaciare si inundarea multor zone de coasta.

CICLUL FOSFORULUI

Ciclul fosforului (P) e un ciclu biogeochimic sedimentar legat de circuitul hidrologic, deoarece fosforul nu formeaza componenti gazosi si este prezent in mod natural in apa si sol. Rezervorul principal al fosforului il reprezinta rocile sedimentare si eruptiile vulcanice (apatit si magma) de pe uscat, care cedeaza apelor de precipitatii si celor de suprafata fosfatii din structura lor. Prin spalarea rocilor de catre apele de scurgere, o cantitate mare din fosfati este antrenata in mari si oceane unde se depune in sedimente de adancime.

Reintoarcerea fosforului in circuit are loc partial, prin procesul de orogeneza (proces tectonic de formare a lanturilor muntoase). Sub actiune acestui proces si a curentilor de apa o parte din sedimentele de adancime sunt aduse la suprafata marilor si oceanelor de unde ajung pe platforma continentala. Cea mai mare cantitate de fosfor ramane la mare adancime si nu se mai intoarce in circuit, fiind practic pierduta pentru biosfera. Fosforul anorganic din apele marine este folosit de plante in sinteza compusilor organici. Prin intermediul lanturilor tropice: fitoplancton - zooplancton - pesti - pasari ihtiofage, P ajunge in alimentatia diferitelor organisme vii inclusiv a omului. Prin moartea organismelor planctonice si prin descompunerea lor de catre microorganisme, cantitati apreciabile de fosfati sunt asimilati de plante. In acest fel Fosforul se reintoarce in circuitul biologic.

In sol, pe langa fosforul anorganic dizolvat din rocile fosfatice si depozitele de guano (gunoiul pasarilor ihtiofage) exista si cantitati insemnate de fosfor organic provenit din descompunerea cadavrelor de plante si animale. Sub actiunea unor microorganisme specifice, substanta organica moarta este supusa procesului de mineralizare in urma caruia fosforul este eliberat in forma sa solubila. Din sol compusii fosforului sunt preluati de plante, de unde o parte din fosfor este preluat de animale, iar prin excrementele acestora sau din cadavrele lor, fosforul ajunge din nou in sol.

In acest fel fosforul este repus, cu pierderi, intr-un nou circuit biologic.

Pierderea de fosfor poate fi compensata partial prin excrementele pasarilor ihtiofage sau prin intermediul omului (administrare de ingrasaminte pe baza de fosfati). Ca urmare a administrarii nerationale de catre om a ingrasamintelor, in apele raurilor, mlastinilor, sau chiar in zonele de coasta a marilor pot aparea cantitati excesive de fosfor care determina dezvoltarea exploziva a algelor, fenomen cunoscut sub denumirea de "inflorirea apelor". O consecinta a acestui fenomen este poluarea apelor prin procesul de eutrofizare, proces natural, de acumulare a unor cantitati crescute de substante organice pe fundul apei (mal organic brun-murdar) cauzat de descompunerea organismelor moarte, de lipsa de oxigen.

Eutrofizarea puternica a apelor favorizeaza dezvoltarea in masa in apa a unor microorganisme (bacterii filamentoase, ciuperci, ciliate, etc.), care pot acoperi in intregime suprafata apei, ducand la distrugerea echilibrului biologic din ecosistemul respectiv. Sarurile ce apar in exces duc la cresterea duritatii apei facand-o inutilizabila pentru unele procese industriale sau pentru consumul uman.