Koloběh uhlíku

Koloběh uhlíku je biogeochemický cyklus, při němž se uhlík vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou. Spolu s koloběhem dusíku a koloběhem vody tvoří řetězec dějů, které jsou klíčové pro zachování života na Zemi. Popisuje pohyb uhlíku tak, jak je recyklován a znovu využíván v rámci biosféry včetně propadů uhlíku.

Diagram koloběhu uhlíku. Černá čísla udávají v miliardách tun, kolik uhlíku je uloženo v různých rezervoárech ("GtC" značí gigatunu). Fialová čísla udávají, kolik uhlíku se přesunuje danými směry každý rok. Do sedimentů v tomto diagramu není započítání přibližně 70 Gt uhličitanů a kerogenu.

Rezervoáry uhlíku

Mezi zemské rezervoáry uhlíku patří:

• hydrosféra (rozpuštěný oxid uhličitý a organická hmota) - okolo 36000 gigatun.
• sedimenty (uhličitany, látky s obsahem uhlíku, včetně fosilních paliv).
• atmosféra (CO₂)
• biosféra (organická živá i neživá hmota) - okolo 1900 gigatun

Cyklus

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

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.

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.
• Ve vyšších vrstvách oceánu fytoplankton (řasy, sinice) ukládají oxid uhličitý ve svých tkáních a schránkách. Schránky pak klesají ke dnu a zvětrávají. Zvětrávání těchto křemičitých 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.
• 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.

Materiály pro výuku

• (anglicky) CarboSchools, Evropská stránka s mnoha zdroji ke studiu koloběhu uhlíku na středních školách
• (anglicky) uhlík a klima, vzdělávací stránka s appletem na modelování koloběhu uhlíku

Externí odkazy

Informace o tomto tématu lze nalézt také v článku Koloběh uhlíku na české Wikipedii.

Informace o tomto tématu lze nalézt také v článku Carbon cycle na anglické Wikipedii.

• (anglicky) Vědecký program koloběhu uhlíku
• (anglicky) Skupina NOAA pro koloběh uhlíku
• (anglicky) Projekt Global Carbon
• (anglicky) UNEP - Současný koloběh uhlíku - klimatická změna hladiny a toky uhlíku
• (anglicky) pozorování NASA atmosferického uhlíku
• (anglicky) Carboscope