Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

27.8: De koolstofcyclus
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
The Carbon Cycle
 
TRANSCRIPT

27.8: The Carbon Cycle

27.8: De koolstofcyclus

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among living organisms, and one in which carbon is cycled over long periods of time through fossilized organic remains, weathering of rocks, and volcanic activity. Human activities, including increased agricultural practices and the burning of fossil fuels, has greatly affected the balance of the natural carbon cycle.

Biological Carbon Cycle

All living things are composed of organic molecules that contain atoms of the element carbon. Carbon exists in the atmosphere as carbon dioxide gas, which reacts with water to form bicarbonate. During photosynthesis, primary producers (or autotrophs) convert carbon dioxide and bicarbonate into organic carbon-containing compounds, such as glucose, to provide energy for growth, maintenance and other processes.

Heterotrophs receive organic carbon for growth and maintenance by consuming autotrophs. Through the process of cellular respiration, these organic molecules are broken down to release the energy stored within them. The byproducts of this process are water and carbon dioxide, which is released into the atmosphere through respiration, continuing the cycle.

Carbon can also return to the environment as animal waste or as decaying material from dead organisms. Decomposers, such as bacteria and fungi, break these materials down into carbon dioxide and organic compounds.

Long-Term Geological Cycling

Carbon is stored for prolonged periods of time in the atmosphere, large water bodies, ocean sediment, soil, fossilized animal remains, and the inside of the Earth. Carbon dioxide from the atmosphere becomes dissolved in the ocean’s water, reacts with water molecules and is converted into carbonates. Combined with calcium ions, these carbonates make up the calcium carbonate shells of many marine organisms, such as coral and oysters. When these organisms die, their remains are broken down and may sink to the ocean floor and gradually become part of the sediment. This sediment eventually forms limestone, which constitutes the largest carbon reservoir on Earth.

Large, long-lived trees can also store carbon in their bodies for centuries. As a much longer-term sink (carbon reservoir), the remains of organisms store carbon in the form of fossil fuels—like coal, petroleum and natural gas—deep in the earth over millions of years. Carbon stored deep under the Earth’s surface can return to the surface and the atmosphere during volcanic eruptions.

Human Impacts on the Carbon Cycle

The burning of fossil fuels and wood is releasing substantial amounts of carbon dioxide into the atmosphere, altering the global climate. Additionally, deforestation and increased agricultural practices are affecting the natural carbon cycle by reducing the amount of organic matter in the soil, decreasing carbon storage, and increasing levels of greenhouse gases, like methane, in the atmosphere.

Koolstof is de basis van alle organische stof op aarde en wordt door het ecosysteem gerecycled in twee primaire processen: een waarin koolstof wordt uitgewisseld tussen levende organismen, en een waarin koolstof gedurende lange tijd wordt gecirculeerd door gefossiliseerde organische resten, verwering van rotsen en vulkanische activiteit. Menselijke activiteiten, waaronder toegenomen landbouwpraktijken en het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben de balans van de natuurlijke koolstofcyclus sterk beïnvloed.

Biologische koolstofcyclus

Alle levende wezens zijn samengesteld uit organische moleculen die atomen van het element koolstof bevatten. Koolstof komt in de atmosfeer voor als koolstofdioxidegas, dat reageert met water om bicarbonaat te vormen. Tijdens fotosynthese zetten primaire producenten (of autotrofen) kooldioxide en bicarbonaat om in organische koolstofhoudende verbindingen, zoals glucose, om energie te leveren voor groei, onderhoud en andere processen.

Heterotrofen ontvangen organische koolstof voor groei en onderhoud doorautotrofen consumeren. Door het proces van cellulaire ademhaling worden deze organische moleculen afgebroken om de daarin opgeslagen energie vrij te maken. De bijproducten van dit proces zijn water en kooldioxide, die door ademhaling in de atmosfeer worden afgegeven, waardoor de cyclus wordt voortgezet.

Koolstof kan ook terugkeren naar het milieu als dierlijk afval of als rottend materiaal van dode organismen. Ontleders, zoals bacteriën en schimmels, breken deze materialen af tot kooldioxide en organische verbindingen.

Geologische fietsen op lange termijn

Koolstof wordt gedurende langere tijd opgeslagen in de atmosfeer, grote waterlichamen, oceaansediment, bodem, versteende dierlijke resten en de binnenkant van de aarde. Koolstofdioxide uit de atmosfeer lost op in het oceaanwater, reageert met watermoleculen en wordt omgezet in carbonaten. In combinatie met calciumionen vormen deze carbonaten de calciumcarbonaatschalen van veel mariene organismen, zoals koraal en oesters. Wanneer deze organismen afsterven, worden hun overblijfselen afgebroken en kunnen ze naar de oceaanbodem zinken en geleidelijk deel gaan uitmaken van het sediment. Dit sediment vormt uiteindelijk kalksteen, dat het grootste koolstofreservoir op aarde vormt.

Grote, langlevende bomen kunnen ook eeuwenlang koolstof in hun lichaam opslaan. Als een put op veel langere termijn (koolstofreservoir) slaan de overblijfselen van organismen koolstof op in de vorm van fossiele brandstoffen - zoals steenkool, aardolie en aardgas - diep in de aarde gedurende miljoenen jaren. Koolstof die diep onder het aardoppervlak is opgeslagen, kan tijdens vulkaanuitbarstingen terugkeren naar het oppervlak en de atmosfeer.

Menselijke effecten op de koolstofcyclus

Door het verbranden van fossiele brandstoffen en hout komen aanzienlijke hoeveelheden kooldioxide vrij in de atmosfeer, waardoor het klimaat op aarde verandert. Bovendien tasten ontbossing en toegenomen landbouwpraktijken de natuurlijke koolstofcyclus aan door de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem te verminderen,ng koolstofopslag en toenemende niveaus van broeikasgassen, zoals methaan, in de atmosfeer.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter