Ciclos Biogeoquímicos Oceânicos

Carbono, nitrogênio, fósforo e outros elementos circulam no oceano em ciclos fortemente acoplados, impulsionados pela biologia, química e circulação, tornando o mar um vasto regulador do clima e da química da Terra.

Definition

Os ciclos biogeoquímicos oceânicos são as vias acopladas pelas quais elementos biologicamente e geoquimicamente importantes se movem entre reservatórios dissolvidos, particulados, vivos e sedimentares no mar e trocam com a atmosfera.

Scope

Este tópico abrange o ciclo do carbono marinho e as bombas de carbono de solubilidade e biológica, o ciclo do nitrogênio, incluindo fixação, nitrificação e desnitrificação, o ciclo do fósforo, silício e ferro, a troca de gases com a atmosfera e o acoplamento desses ciclos à circulação oceânica e aos sedimentos.

Core questions

• Como as bombas de solubilidade e biológica movem o carbono da superfície para o oceano profundo?
• Quais transformações microbianas impulsionam o ciclo do nitrogênio marinho e como os aportes e perdas de nitrogênio são equilibrados?
• Como os ciclos de diferentes elementos estão ligados através da matéria orgânica e da circulação?
• Como esses ciclos regulam o dióxido de carbono atmosférico em escalas de tempo curtas e geológicas?

Key theories

Bombas de carbono de solubilidade e biológica

O carbono é arrastado para o oceano profundo tanto fisicamente, à medida que a água fria da superfície afunda carregando dióxido de carbono dissolvido, quanto biologicamente, à medida que partículas orgânicas em afundamento exportam carbono para longe da superfície.

Equilíbrio do ciclo do nitrogênio marinho

A fixação biológica de nitrogênio adiciona nitrogênio fixo, enquanto a desnitrificação e o anammox o removem, e o equilíbrio de longo prazo desses processos microbianos regula o inventário oceânico desse nutriente frequentemente limitante.

Mechanisms

A fotossíntese fixa carbono e nutrientes em matéria orgânica que afunda e é respirada em profundidade, enquanto a troca gasosa e o afundamento de água fria e densa transferem dióxido de carbono para baixo; comunidades microbianas transformam o nitrogênio entre seus estados de oxidação, e o lento soterramento em sedimentos fecha os ciclos ao longo do tempo geológico. A circulação conecta os reservatórios de superfície e profundos, estabelecendo as escalas de tempo de troca.

Clinical relevance

Esses ciclos controlam a quantidade de dióxido de carbono que o oceano remove da atmosfera e, portanto, seu papel na moderação do clima, enquanto as mudanças nos ciclos de nutrientes e oxigênio impulsionadas pelo aquecimento e poluição alteram a produtividade, as zonas mortas e a emissão de gases de efeito estufa, como o óxido nitroso.

History

Com base nas razões elementares de Redfield, a síntese moderna da biogeoquímica marinha emergiu de programas de levantamento global (GEOSECS, JGOFS, WOCE) no final do século XX e do pensamento de sistemas terrestres, que enquadrou os ciclos do oceano como componentes centrais dos orçamentos planetários de carbono e nitrogênio.

Key figures

• Alfred Redfield
• Paul Falkowski
• Nicolas Gruber

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• falkowski2000

Frequently asked questions

O que é a bomba biológica?

É o conjunto de processos pelos quais a vida marinha converte dióxido de carbono dissolvido em matéria orgânica que afunda no oceano profundo, transferindo carbono para longe do contato com a atmosfera.

Como o oceano afeta o dióxido de carbono atmosférico?

Através da troca gasosa e de suas bombas de solubilidade e biológica, o oceano absorve uma grande fração das emissões humanas de dióxido de carbono e, em tempos mais longos, regula o nível natural do gás na atmosfera.