Biogeochemische Kreisläufe (Umweltchemie)
Biogeochemische Kreisläufe verfolgen, wie sich Elemente zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und Biosphäre bewegen und umwandeln, wodurch Chemie, Biologie und Geologie auf planetarischer Ebene miteinander verbunden werden.
Definition
Die Untersuchung der zyklischen Bewegung und chemischen Umwandlung von Elementen durch die Umweltkompartimente der Erde und lebende Organismen, aus chemischer Perspektive betrachtet.
Scope
Dieser Bereich umfasst die globalen Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und Spurenelementen, einschließlich der Reservoire, Flüsse und chemischen Umwandlungen, die sie miteinander verbinden. Innerhalb der Umweltchemie liegt der Schwerpunkt auf den chemischen Reaktionen und den Änderungen des Oxidationszustands, die die Kreisläufe antreiben, sowie darauf, wie menschliche Aktivitäten diese gestört haben.
Sub-topics
Core questions
- Was sind die Hauptreservoire und Flüsse jedes Elements?
- Welche chemischen und mikrobiellen Umwandlungen treiben jeden Kreislauf an?
- Wie sind die Kreisläufe miteinander und mit dem Klima gekoppelt?
- Wie haben menschliche Aktivitäten die globalen Elementkreisläufe verändert?
Key theories
- Reservoir-Fluss-Modell des Elementkreislaufs
- Der globale Kreislauf jedes Elements wird als durch Flüsse verbundene Reservoire dargestellt; die Quantifizierung dieser und ihrer Störung durch menschliche Aktivitäten ermöglicht die Bewertung von Ungleichgewichten wie der Anreicherung von atmosphärischem Kohlendioxid.
- Kopplung biogeochemischer Kreisläufe
- Die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorkreisläufe sind durch die Stöchiometrie der biologischen Produktion miteinander verbunden, sodass eine Störung eines Kreislaufs sich auf die anderen auswirkt.
Mechanisms
Kreisläufe sind als Reservoire organisiert, die durch Flüsse verbunden sind, welche durch Photosynthese, Respiration, Verwitterung, Deposition und menschliche Einträge vermittelt werden. Mikrobielle Redoxreaktionen wandeln Oxidationszustände um, während die biologische Stöchiometrie die Kreisläufe miteinander verbindet, wodurch sie gemeinsam auf Störungen reagieren.
Clinical relevance
Der biogeochemische Kreislauf ist die Grundlage für den Klimawandel, die Eutrophierung sowie Probleme der Luft- und Wasserqualität und umreißt die planetarischen Folgen der Nutzung fossiler Brennstoffe und der Düngemittelproduktion.
History
Die Biogeochemie geht auf Wladimir Iwanowitsch Wernadskis Konzept der Biosphäre und G. Evelyn Hutchinsons quantitative Kreislaufanalysen zurück und entwickelte sich zu einer Wissenschaft des globalen Wandels, als menschliche Störungen der Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe messbar wurden.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- Wie verhält sich dies zu biogeochemischen Kreisläufen in der Ökologie?
- Es behandelt dieselben globalen Kreisläufe, betont jedoch die chemischen Reaktionen und Änderungen des Oxidationszustands, wodurch es die ökosystemökologische Sichtweise von Pools, Flüssen und Organismen ergänzt.