Океански јаглероден циклус (или морски јаглероден циклус) — се состои од процеси кои разменуваат јаглерод помеѓу различни базени во океанот, како и помеѓу атмосферата, внатрешноста на Земјата и морското дно. Јаглеродниот циклус е резултат на многу сили кои дејствуваат низ повеќе временски и просторни размери кои циркулираат јаглерод низ планетата, осигурувајќи дека јаглеродот е достапен на глобално ниво. Океанскиот јаглероден циклус е централен процес на глобалниот јаглероден циклус и содржи и неоргански јаглерод (јаглерод кој не е поврзан со живо суштество, како што е јаглерод диоксид) и органски јаглерод (јаглерод кој е, или бил инкорпориран во живо суштество). Дел од морскиот јаглероден циклус го трансформира јаглеродот помеѓу неживата и живата материја.
Три главни процеси (или пумпи) кои го сочинуваат морскиот јаглероден циклус го носат атмосферскиот јаглерод диоксид (CO2) во внатрешноста на океаните и го пренесуваат низ океаните. Овие три пумпи се: (1) пумпа за растворливост, (2) карбонатна пумпа и (3) биолошка пумпа. Вкупниот активен базен на јаглерод на површината на Земјата за времетраење од помалку од 10.000 години е приближно 40.000 гигатони C (Gt C, гигатон е една милијарда тони, или тежина од приближно 6 милиони сини китови) и околу 95% (~ 38.000 Gt C) се складира во океанот, главно како растворен неоргански јаглерод. Видообразбата на растворениот неоргански јаглерод во морскиот јаглероден циклус е примарен контролер на киселинско-базната хемија во океаните.
Земјините растенија и алгите (примарни производители) се одговорни за најголемите годишни јаглеродни текови. Иако количината на јаглерод складирана во морската биота (~ 3 Gt C) е многу мала во споредба со копнената вегетација (~ 610 GtC), количината на јаглерод разменет од овие групи е речиси еднаков - околу 50 GtC секоја од нив. Морските организми ги поврзуваат циклусите на јаглеродот и кислородот преку процеси како што е фотосинтезата. Морскиот јаглероден циклус е исто така биолошки поврзан со циклусите на азот и фосфор со речиси константен стехиометриски сооднос C:N:P од 106:16:1, однос кој вели дека организмите имаат тенденција да земаат азот и фосфор инкорпорирајќи нов органски јаглерод. Исто така, органската материја разложена од бактерии ослободува фосфор и азот.
Врз основа на публикациите на НАСА, Светската метеоролошка организација, Меѓувладиниот панел за климатски промени и Меѓународниот совет за истражување на морето, како и научниците од Националната океанска и атмосферска управа, океанографската институција Вудс Хол, Институцијата за океанографија Скрипс, ЦСИРО и Националната лабораторија Оук Риџ, човечката влијанијата врз морскиот јаглероден циклус се значајни. Пред Индустриската револуција, океанот бил нето извор на CO2 во атмосферата додека сега поголемиот дел од јаглеродот што влегува во океанот доаѓа од атмосферскиот јаглерод диоксид (CO2). Согорувањето на фосилните горива и производството на цемент го промениле балансот на јаглерод диоксид помеѓу атмосферата и океаните, предизвикувајќи закиселување на океаните. Климатските промени, како резултат на вишокот CO2 во атмосферата, ја зголемиле температурата на океанот и атмосферата (глобалното затоплување). Забавената стапка на глобално затоплување што се случува од 2000-2010 година може да се припише на забележаното зголемување на содржината на топлина во горниот дел на океанот.
Морски јаглерод мини|Јаглеродот е поделен на четири различни базени врз основа на тоа дали е органски/неоргански и дали е растворен/честички. Процесите поврзани со секоја стрелка ја опишуваат трансформацијата поврзана со трансферот на јаглерод од еден резервоар во друг. Јаглеродните соединенија може да се разликуваат како органски или неоргански, и растворени или честични, во зависност од нивниот состав. Органскиот јаглерод го формира столбот на клучната компонента на органските соединенија како што се белковините, липидите, јаглехидратите и нуклеинските киселини. Неорганскиот јаглерод се наоѓа првенствено во едноставни соединенија како што се јаглерод диоксид, јаглеродна киселина, бикарбонат и карбонат (CO2, H2CO3, HCO3−, CO32− соодветно).
Морскиот јаглерод понатаму се дели на честички и растворени фази. Овие базени се оперативно дефинирани со физичко одвојување - растворениот јаглерод поминува низ филтер од 0,2 μm, а јаглеродот со честички не.
Неоргански јаглерод Постојат два главни типа на неоргански јаглерод кои се наоѓаат во океаните. Растворениот неоргански јаглерод (РНО) се состои од бикарбонат (HCO3−), карбонат (CO32−) и јаглерод диоксид (вклучувајќи ги и растворениот CO2 и јаглеродната киселина H2 CO3). Растворениот неоргански јаглерод може да се претвори во неоргански јаглерод на честички (НЈЧ) преку таложење на CaCO3 (биолошки или абиотски). Растворениот неоргански јаглерод, исто така, може да се претвори во органски јаглерод со честички (ОЈЧ) преку фотосинтеза и хемоавтотрофија (т.е. примарно производство). Растворениот неоргански јаглерод се зголемува со длабочината додека органските честички на јаглерод тонат и се вдишуваат. Слободниот кислород се намалува како што се зголемува растворениот неоргански јаглерод бидејќи кислородот се троши за време на аеробното дишење.
Неоргански јаглерод со честички (НЈЧ) е другата форма на неоргански јаглерод што се наоѓа во океанот. Повеќето НЈЧ е CaCO3 што сочинува лушпи од различни морски организми. Морските риби, исто така, излачуваат калциум карбонат за време на осморегулацијата.
Некои од неорганските видови на јаглерод во океанот, како што се бикарбонат и карбонат, се главни придонесувачи за алкалноста, природен океански тампон кој спречува драстични промени во киселоста (или pH). Морскиот јаглероден циклус, исто така, влијае на стапките на реакција и растворање на некои хемиски соединенија, ја регулира количината на јаглерод диоксид во атмосферата и температурата на Земјата.
Органски јаглерод Како и неорганскиот јаглерод, постојат две главни форми на органски јаглерод кои се наоѓаат во океанот (растворени и честички). Растворениот органски јаглерод (РОЈ) е оперативно дефиниран како секоја органска молекула која може да помине низ 0,2 µm филтер. Растворениот органски јаглерод може да се претвори во органски јаглерод со честички преку хетеротрофија и исто така може да се претвори назад во растворен неоргански јаглерод (РНЈ) преку дишење.
Оние молекули на органски јаглерод што се заробени на филтер се дефинирани како органски јаглерод со честички, кои се состојат од организми (мртви или живи), нивна фекална материја и детритус. Органскиот јаглерод со честичкиможе да се претвори во РОЈ преку расчленување на молекулите и со ексудација со фитопланктон.
Морски јаглеродни пумпи
Пумпа за растворливост десно|мини|300x300пкс| Дисоцијација на јаглерод диоксид според законот на Хенри Океаните го складираат најголемиот базен на реактивен јаглерод на планетата како растворен неоргански јаглерод, кој се воведува како резултат на растворање на атмосферскиот јаглерод диоксид во морската вода - пумпата за растворливост. Концентрациите на воден CO2, јаглеродна киселина, бикарбонат јони и карбонат јони содржат растворен неоргански јаглерод. растворен неоргански јаглерод циркулира низ целиот океан со термохалинска циркулација, што го олеснува огромниот капацитет за складирање на растворен неоргански јаглерод на океанот. Следните хемиски равенки ги покажуваат реакциите на CO2 откако ќе влезе во океанот и ќе се трансформира во неговата водена форма. десно|мини|300x300пкс| Површината на морето растворен неоргански јаглерод Прво, јаглерод диоксидот реагира со вода за да формира јаглеродна киселина. концентрација во 1990-тите Јаглеродната киселина брзо се дисоцира на слободен водороден јон (технички, хидрониум) и бикарбонат.Слободниот водороден јон се среќава со карбонат, кој веќе е присутен во водата од растворањето на CaCO3, и реагира за да формира повеќе бикарбонат јон.Растворените видови во равенките погоре, главно бикарбонати, го сочинуваат системот на карбонатска алкалност, доминантниот придонесувач за алкалноста на морската вода.
Карбонатна пумпа Карбонатната пумпа, понекогаш наречена карбонатна контра пумпа, започнува со морските организми на површината на океанот, произведувајќи неоргански јаглеродни честички (НЈЧ) во форма на калциум карбонат (калцит или арагонит, CaCO3). Овој CaCO3 е она што формира тврди делови од телото како школки. Формирањето на овие обвивки го зголемува атмосферскиот CO2 поради производството на CaCO3 во следната реакција со поедноставена стехиометрија:Коколитофорите, речиси сеприсутна група на фитопланктони кои произведуваат обвивки од калциум карбонат, се доминантните придонесувачи за карбонатната пумпа. Поради нивното изобилство, коколитофорите имаат значителни импликации врз хемијата на карбонат, во површинските води што ги населуваат и во океанот подолу: тие обезбедуваат голем механизам за надолен пренос на CaCO3. Текот содржи воздух-морски CO2 предизвикан од морската биолошка заедница може да се определи со односот на дождот - процентот на јаглерод од калциум карбонат во споредба со оној од органскиот јаглерод во честичките што тоне на дното на океанот. Карбонатната пумпа делува како негативна повратна информација на CO2 земен во океанот од пумпата за растворливост. Се јавува со помала јачина од пумпата за растворливост.
Биолошка пумпа Органскиот јаглерод со честички, создаден преку биолошко производство, може да се извезе од горниот дел на океанот во флукс кој вообичаено се нарекува биолошка пумпа или да се вдишат (равенка 6) назад во неоргански јаглерод. Во првиот, растворениот неоргански јаглерод биолошки се претвора во органска материја со фотосинтеза (равенка 5) и други форми на автотрофија што потоа тоне и делумно или целосно се вари од хетеротрофи. Органскиот јаглерод со честички може да се класифицира, врз основа на тоа колку лесно организмите можат да ги разградат за храна, како лабилен, полустабилен или огноотпорен. Фотосинтезата со фитопланктон е примарен извор за лабилни и полусабилни молекули и е индиректен извор за повеќето огноотпорни молекули. Лабилните молекули се присутни во ниски концентрации надвор од клетките (во пикомоларниот опсег) и имаат полуживот од само неколку минути кога се слободни во океанот. Тие се консумираат од микробите во рок од неколку часа или денови по производството и живеат во површинските океани, каде што придонесуваат за поголемиот дел од лабилниот јаглероден флукс. Полулабилните молекули, многу потешки за консумирање, можат да достигнат длабочини од стотици метри под површината пред да се метаболизираат. Огноотпорната растворена органска материја во голема мера се состои од високо конјугирани молекули како што се Полициклични ароматични јаглеводороди или лигнин. Огноотпорната растворена органска материја може да достигне длабочини поголеми од 1000 m и циркулира низ океаните во текот на илјадници години. Во текот на една година, околу 20 гигатони фотосинтетички фиксиран лабилен и полусабилен јаглерод се земаат од хетеротрофи, додека помалку од 0,2 гигатони огноотпорен јаглерод се трошат. Морската растворена органска материја (РОМ) може да складира онолку јаглерод како сегашното снабдување со CO2 во атмосферата, но индустриските процеси ја менуваат рамнотежата на овој циклус.
Влезови Влезовите во морскиот јаглероден циклус се многубројни, но примарниот придонес, на нето основа, доаѓа од атмосферата и реките. Хидротермалните отвори генерално обезбедуваат јаглерод еднаков на количината што ја трошат.
Атмосфера мини|Процеси на јаглеродниот циклус 50x50пкс Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.