Cikli karbonik detar

**Cikli karbonik detar** (ose **cikli karbonik oqeanik**) është proçesi i përbërë nga shkëmbimi i karbonit midis masave të ndryshme brenda oqeaneve, ashtu dhe midis atmosferës, brendësisë së Tokës dhe shtratit detar. Cikli i karbonit është rezultat i shumë forcave ndërvepruese përgjatë një përiudhe dhe hapsire të madhe që qarkullon karbon përreth Tokës, duke siguruar që karboni të jetë i disponueshëm. Cikli karbonik detar është proçesi qëndror i ciklit të përgjithshëm karbonik, duke përmbajtur si karbon inorganik (karbon jo i lidhur me një organizëm të gjallë, si dioksidi i karbonit) dhe karbon organik (që është ose ka qenë i përfshirë në një organizëm të gjallë). Një pjesë e ciklit detar të karbonit e transformon karbonin midis lëndës së gjallë dhe jo të gjallë.

Tre proçese (ose pompa) kryesore që formojnë ciklin detar të karbonit e sjellin dioksidin karbonik (CO2) atmosferik në brendësi të oqeanit dhe e shpërndajnë përgjatë oqeaneve. Këto tre pompa janë: (**1**) pompa e tretshëmrisë, (**2**) pompa e karbonatit dhe (**3**) pompa biologjike. Masa e përgjithshme aktive e karbonit në sipërfaqen e Tokës për periudha prej më pak se 10,000 vjetësh janë pak a shumë 40,000 gigatonë C (Gt C, një gigaton është një miliardë tonq, ose sa pesha e afërsisht 6 milionë [balenash blu), ku rreth 95% (~38,000 Gt C) është depozituar në oqeane, kryesisht si karbon i tretur inorganik. Diferencimi (format e ndryshme të një elementi ose kompozite) i karbonit të tretur inorganik në ciklin karbonik detar është së pari kontrollues i [Acidet dhe Bazat|kimisë acide-baza në oqeane.

Bimët dhe algat (prodhuesit parësorë) janë përgjegjëse për flukset më të mëdha vjetore të karbonit. Megjithëse sasia e karbonit të depozituar në biotën detare (~3 Gt C) është shumë e vogël krahasuar me bimësinë tokësore (~610 GtC), sasia e karbonit të shkëmbyer (fluksi) nga këto grupe është afërsisht i barabartë – rreth 50 GtC secili. Organizmat detare lidhin ciklet e karbonit dhe oksigjenit përmes proçeseve si fotosinteza. që pohon se organizmat priren të marrin azot dhe fosfor duke trupëzuar karbon të ri organik. Në mënyrë të ngjashme, lënda organike e dekompozuar nga bakteriet çliron forsfor dhe azot.

Bazuar në publikime të NASA-s, *World Meteorological Association*, *Intergovernmental Panel on Climate Change* dhe *International Council for the Exploration of the Sea*, ashtu dhe shkencëtarë nga *National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), *Woods Hole Oceanographic Institution*, *Scripps Institution of Oceanography*, *CSIRO* dhe *Oak Ridge National Laboratory*, ndikimi njerëzor mbi ciklin karbonik detar është domethënës. Para Revolucionit Industrial, oqeani ishte një burim neto i CO2 në atmosferë, ndërsa tani shumica e karbonit që hyn në oqeane vjen nga dioksidi karbonik (CO2) atmosferik. 

Në dekadat e fundit, oqeani ka vepruar si një depozitë për CO2 antropogjenik, duke përthithur rreth një të katërtën e CO2 të prodhuar nga njerëzit përmes djegies së lëndëve fosile dhe përdorimin e tokës për ndryshime. Duke vepruar kështu, oqeani është kthyer në një ndërmjetës, duke e ngadalësuar disi ngritjen e niveleve atmosferike të CO2. Megjithatë, kjo përthithje e CO2 antropogjenik ka shkaktuar edhe acidifikimin oqeanik. Niveli i ngadalësuar i ngrohjes globale që ndodh nga viti 2000 deri në vitin 2010 mund ti atribuohet një rritje të vrojtuar në përmbajtjen e sipërme të nxehtësisë oqeanike.

## Karboni detar 
Kompozimet e karbonit mund të dallohen ose si organike ose inorganike dhe të tretura ose të grimcuara, në varësi të kompozimit të tyre. Karboni organik formon shtyllën kurrizore të përbërësit të kompozimeve organike si proteinat, lipidet, karbohidratet dhe acideve nukleike. Karboni inorganik gjendet së pari në kompozime të thjeshta si dioksidi i karbonit, acidi karbonik, bikarbonati dhe karbonati (CO2, H2CO3, HCO3−, CO32− përkatësisht).

Karboni detar ndahet më tej në faza të grimcuara dhe të tretura. Këto masa përcaktohen në mënyrë operacionale nga ndarja fizike – karboni i tretur kalon përmes një filtri 0.2 μm, ndërsa karboni i grimcuar jo.

### Karboni inorganik 
Ka dy lloje kryesore të karbonit inorganik që gjenden në oqeane. Karboni i tretur inorganik (, DIC) formohet nga bikarbonati (HCO3−), karbonati (CO32−) dhe dioksidi i karbonit (duke përfshirë si CO2 të tretur ashtu dhe acid karbonik H2CO3). DIC mund të shndërrohet në karbon të grimcuar inorganik (, PIC) përmes precipitimit të CaCO3 (biologjikisht ose abiotikisht). DIC mund të shndërrohet gjithashtu në karbon të grimcuar organik (, POC) përmes fotosintezëës dhe kemioautotropisë (d.m.th. prodhimit parësor). DIC rritet me thellësinë pasi grimcat organike të karbonit zhyten dhe ajrosen. Oksigjeni i lirë ulet pasi DIC rritet si pasojë e konsumimit të oksigjenit gjatë frymëmarrjes aerobike.

Karboni i grimcuar inorganik (PIC) është forma tjetër e karbonit inorganik që gjendet në oqeane. Shumica e PIC është CaCO3 që formon guaskat e organizmave të ndryshme detare, por mund të formohet edhe në evente zbardhuese. Peshqit e detit gjithashtu sekretojnë karbonat kalçumi gjatë osmo-rregullimit.

Disa lloje karbonesh inorganike në oqean, si bikarbonati dhe karbonati, janë kontribuesit kryesorë të alkalinitetit, një ndërmjetës natyror oqeanik që pengon ngryshimet drastike në aciditet (ose pH). Cikli detar i karbonit ndikon edhe nivelin e reaksioneve dhe tretjes së disa komponimeve kimike, rregullon sasinë e dioksidit karbonik në atmosferë dhe temperaturën e Tokës.

### Karboni organik 
Si karboni inorganik, ka dy forma kryesore të karbonit organik, që gjenden në oqeane (i tretur dhe grimcuar). Karboni i tretur organik (, DOC) përcaktohet në mënyrë operacionale si çdo molekulë organike që kalon përmes një filtri 0.2&nbsp;μm. DOC mund të shndërrohet në karbon të grimcuar organik përmes heterotrofisë dhe mund të shndërrohet gjithashtu prapë në karbon të tretur inorganik (, DIC) përmes frymëmarrjes.

Këto molekula karbonike organike duke u kapur në një filtër përcaktohen si karbon i grimcuar organik (, POC). POC është i përbërë nga organizma (të ngordhura ose të gjalla), lënda e tyre fekale dhe detritet. POC mund të shndërrohet në DOC përmes shpërbërjes së molekulave dhe nëpërmjet djersitjes nga fitoplanktonet, për shembull. POC përgjithësisht shndërrohet në DIC përmes heterotrofisë dhe frymëmarrjes.

## Pompat karbonike detare 
### Pompa e tretshmërisë 
Oqeanet depozitojnë masën më të madhe të karbonit reaktiv në planet si DIC, i cili futet si pasojë e tretjes së dioksidit karbonik atmosferik në ujin e detit – pompa e tretshmërisë. Ekuacionet e mëposhtme kimike tregojnë reaksionet që CO2 pëson pasi hyn në oqean dhe shndërrohet në forma ujore.

Së pari, dioksidi i karbonit kryen reaksion me ujin për të formuar acid karbonik. Në vitet 1990 (nga klimatologjia e *Global Ocean Data Analysis Project, GLODAP*) përqëndrimi:

CO2(aq) + H2O -> H2CO3            (**Ekuacioni 1**)

Acidi karbonik shkëputet me shpejtësi në jone të lira hidrogjeni (teknikisht, hidronium) dhe bikarbonat.

H2CO3 -> H+ +  HCO3^- 			(**Ekuacioni 2**)

Joni i lirë i hidrogjenit takohet me karbonatin, tashmë të pranishëm në ujë nga shpërbërja e CaCO3, duke kryer reaksion për të formuar më shumë jone bikarbonati.

H+ + CO3^2- -> HCO3^- 			(**Ekuacioni 3**)

Llojet e tretura në ekuacionet e mësipërme, më së shumti bikarbonat, formojnë sistemin e alkalinitetit të karbonatit, kontributori mbizotërues i alkalinitetit të ujit të detit.

Ca^2+ + 2HCO3^-  CaCO3 + CO2 + H2O 			    	(**Ekuacioni 4**)

Kokolitoforet, një grup pothuajse i kudondodhur fitoplanktonesh që prodhojnë guaska prej karbonat kalçumi, janë kontributorët kryesorë të pompës së karbonatit. Fluksi ajër-det i CO2 i shtyrë nga një bashkësi biologjike detare mund të përcaktohet nga niveli i reshjeve – përpjesëtimi i karbonit nga karbonati i kalçumit krahasuar me atë që nga karboni organik në lëndën e grimcuar zhytet në shtratin oqeanik, (PIC/POC). Karboni i grimcuar organik mund të klasifikohet, bazuar në mënyrën se sa lehtësisht mund ta shpërbëjnë për ushim organizmat, si i ndjeshëm, gjysëm i ndjeshëm, ose refraktar.

Fotosinteza nga fitoplanktonet është burimi parësor për molekulat e ndjeshme dhe gjysmë të ndjeshme, ndërsa është burim i tërthortë për shumicën e molekulave refraktare. Ato konsumohen nga mikrobet brenda orëve ose ditëve të prodhimit dhe qëndrojnë në sipërfaqen oqeanike, Molekulat gjysmë të ndjeshme, më të vështira për tu konsumuar, janë të afta të arrijnë thellësi prej qindra metrash poshtë sipërfaqes, para se të metabolizohen. DOM refraktare më së shumti përfshin molekula tepër të bashkë-lidhura si hidrokarbonet policiclike aromatike ose linjin.

DOM refraktar mund të arrijë thellësi më të mëdha sesa 1000 m dhe të qarkullojë përgjatë oqeaneve për mijëra vjetë. Përgjatë vitit, afërsisht 20 gigatonë karbon i ndjeshëm, i fiksuar në mënyrë fotosintetike, merret nga heterotrofët, ndërsa karbon refraktar konsumohet më pak se 0.2 gigatonë. Lënda e tretur organike Marine (, DOM) detare mund të depozitojë po aq karbon sa furnizimi i tanishmë me CO2 atmosferik, por proçeset industriale po e ndryshojnë baraspeshën e këtij cikli.

\underset{dioksid~karboni}{6CO2} + \underset{uji}{6H2O}  ->[energji~drite]  \underset{karbohidrate}{C6H12O6} + \underset{oksigjen}{6O2} 	    	(**Ekuacioni 5**)
\underset{karbohidrate}{C6H12O6} + \underset{oksigjen}{6O2} -> \underset{dioksid~karboni}{6CO2} + \underset{uji}{6H2O} + heat 	                            (**Ekuacioni 6**)

## Hyrjet
Hyrjet në ciklin karbonik detar janë të shumta, por kontributorët krysorë, mbi një bazë neto, vijnë nga atmosfera dhe lumenjtë. Dioksidi i karbonit përthithet nga atmosfera në sipërfaqen oqeanike me një nivel shkëmbimi që varion në bazë të vendit dhe gjatë kohës, por mesatarisht, oqeanet kanë një përthithje neto prej rreth 2.9 Pg (e barasvlefshme me 2.9 milirdë tonë metrikë) karbon nga CO2 atmosferik në vit.

Për shkak se tretshmëria e dioksidit karbonik rritet kur temperatura ulet, zonat e ftohta mund të përmbajnë më shumë CO2 dhe akoma të jenë në baraspeshë me atmosferën; Në dallim, rritja e temperaturës sipërfaqëosre detare e ulë kapacitetin e oqeaneve për të marrë dioksid karbonik. Veriu i Atlantikut dhe oqeanet veriore kanë marrjen më të lartë të karbonin për njësi sipërfaqësore në botë, dhe një në Atlantikun Verior të transportit konvencional të thellë afërsisht 197 Tg në vit karbon jo-refraktar ndaj thellësisë.

Niveli i absorbimit të CO2 nga oqeanet është rritur gjatë kohës pasi përqëndrimet e CO2 atmosferik janë rritur për shkak të çlirimeve antropogjenike. Megjithatë, depozitimi oqeanik i karbonit mund të jetë më i ndjeshëm ndaj ndryshimeve klimatike sesa mendohej më parë dhe ngrohja oqeanike si dhe qarkullimi i ndryshimeve si rrjedhojë e ndryshimeve klimatike mund të rezultojnë në absorbimin e më pak CO2 nga atmosfera në oqean në të ardhmen sesa pritej.

#### Niveli i shkëmbimeve të dioksidit karbonik mes oqeanit dhe atmosferës
Nivelet e shkëmbimit oqean-atmosferë të CO2 varen nga përqëndrimi i dioksidit karbonik tashmë të pranishëm si në atmosferë ashtu dhe në oqeane, temperatura, kripshmëria dhe shpejtësia e erës. Ky nivel shkëmbimi mund të jetë përllogaritet me afërsi nëpërmjet ligjit të Henry-t duke u përllogaritur si S = kP, ku tretshmëria (S) e gazit të dioksidit karbonik është përpjesëtimor me sasinë gazit në atmosferë, ose trysnia e tij e pjesshme.

### Lumenjtë 
Lumenjtë mund të trasportojnë gjithashtu karbon organik në oqean përmes erozionit ose erozionit të alumino-silikatit (ekuacioni 7) dhe shkëmbinjtë karbonatikë (ekuacioni 8) nga toka,

2 NaAlSi3O8 + 2 H2CO3 + 9 H2O  ->  2 Na+ + 2 HCO3^- + 4 H4SiO4 + Al2Si2O5(OH)4 		**7**

CaCO3 + H2CO3  ->  Ca^2+ + 2 HCO3^- 	            **8**

ose nëpërmjet dekompozimit të organizmave (ekuacioni 5, p.sh. bimët dhe lëndët tokësore). Lumenjtë kontribuojnë afërsisht sasi të barabarta (~0.4 GtC/vit) DIC dhe DOC në oqeane. Vlerësohet se afërsisht 0.8 GtC (DIC + DOC) transportohet çdo vit nga lumenjtë në oqean. Transporti i përgjithshëm i karbonit të lumenjve përfaqëson afërsisht 0.02% të tërësisë së karbonit në atmosferë. Megjithëse ajo duket e vogël, përgjatë periudhave të gjatë kohore (1000 deri në 10,000 vjetë) karboni që hynë nga lumenjtë (dhe në këtë mënyrë duke mos hyrë në atmosferë) shërben si një efekt stabilizues për ngrohjen serë.

## Daljet 
Daljet krysore të sistemit karbonik detar janë lënda e grimcuar organike (, POC) dhe ruajtjsa e karbonatit të kalçumit (PIC) ashtu dhe kundër-erozioni. Më së shumti 4% e karbonit të grimcuar organik nga zona eufotike në Oqeanin Paqësor, ku zhvillohet prodhimi parësor i energjizuar nga drita, groposet në sedimentet detare. Pastaj mendohet se meqë ka më shumë hyrje të lëndës organike në oqean sesa ajo që groposet, një pjesë e madhe e tij përdoret ose konsumohet brenda.

#### Fati i karbonit organik të zhytur 
Historikisht, sedimentet me përmbajtje më të madhe të karbonit organik gjenden shpesh në zona me prodhimtari të lartë të sipërfaqes ujore ose ato me përqëndrim të ulët oksigjeni në fundin e ujërave. 90% e groposjes së karbonit organik ndodh në depozitat e grykëderdhjet lumore, shelfet kontinentale dhe pjerrësitë e sipërme; kjo pasi pjesërisht nga koha e shkurtër e ekspozimit pasi një largësi më e vogël e shtratit detar dhe kompozimi i lëndës organike që tashmë është depozituar në ato mjedise. Groposja e karbonit organik është gjithashtu e ndjeshme ndaj modeleve klimatike: raporti i akumulimit të karbonit organik ishte 50% më i lartë gjatë maksimumit të fundit akullnajor, krahasuar me periudhat interglaciale. Degradimi i POC rezulton gjithashtu në prodhimin e metanit mikrobik që është krysisht gaz hidrati në skajet kontinentale. Linjini dhe poleni janë rezistentë në mënyrë natyrore ndaj degradimit dhe disa studime tregojnë se matricat inorganike mund të mbrojnë gjithashtu lëndën organike. Nivelet e ruajtjes së lëndës organike varen nga variabla të tjerë të ndërvarura që variojnë në kohë dhe hapsirë në mënyrë jo lineare. Megjithëse shpërbërja e lëndës organike zhvillohet me shpejtësi në prani të oksigjenit, mikrobet përdorin një larmi llojesh kimike (nëpërmjet shkallëve redoks) mund ta degradojnë lëndën organike në sedimente anoksike. Ndërsa dekompozimi i lëndës organike mund të zhvillohet në sedimentet anoksike kur bakteriet përdorin oksidantët të tjerë në vend të oksigjenit (nitrati, sulfati, Fe3+), dekompozimi priret të përfundojë shpejtë në mineralizim të plotë. Kjo ndodh si rrjedhojë e dekompozimit preferencial të molekulave të ndjeshme krahasuar me molekulat refraktare.

#### Groposja
Groposja e karbonit organik është një futje energjie për mjediset biologjike nëntokësore dhe mund të rregulloi oksigjenin në atmosferë në periudha të gjata kohore (> 10,000 vjetë). Groposja mund të zhvillohet vetëm nëse karboni organik mbërrin në shtratin detar, duke i bërë shelftet kontinentale dhe skajet bregdetare depozitën kryesore të karbonit orgaqnik nga prodhimi parësor tokësor dhe oqeanik. Fjordet, ose shkëmbinjtë e krijuar nga erozioni akullnajor, janë identifikuar gjithashtu si zona me groposje domethënëse të karbonit, me nivele një qint herë më të mëdha sesa mesatarja oqeanike. Karboni i grimcuar organik groposet në sedimentet oqeanike, duke krijuar një rrugë midis një depozite karboni të disponueshme nxitimthi në oqean për periudhat gjeologjike të depozitimit të tij. Kur karboni sekuestrohet në shtratin detar, konsiderohet *karbon blu''. Nivelet e groposjes mund të përllogariten si diferenca midis nivelit që lënda organike zhytet dhe nivelit në të cilin ajo dekompozohet.

### Ruajtja e karbonatit të kalçumit 
Precipitati i karbonatit të kalçumit është i rëndësishëm pasi ai rezulton në humbjen e alkalinitetit ashtu dhe në çlirimin e CO2 (ekuacioni 4) dhe kështu një ndryshim i nivelit të ruajtjes së karbonatit të kalçumit mund të ndryshojë trysninë e pjesshme të CO2 në atmosferën tokësore. CaCO3 është i tej saturuar në shumicën e ujërave sipërfaqësore oqeanike dhe i nënsaturuara në thellësi, Shkëmbinjtë e formuar në shtratin oqeanik riciklohen nëpërmjet pllakave tektonike prapë në sipërfaqe dhe erodohen ose nënvendosen në mantel, duke çliruar gaz karbonik nga vullkanet. Si rrjedhojë faktori Revelle rritet me rritjen e CO2, një pjesë e vogël e fluksit antropogjenik do të merret nga oqeani në të ardhmen. Rritja e tanishme e CO2 atmosferik është afërsisht 4–5 gigatonë karbon, rreth 2–3ppm CO2 në vit. Kjo përfshin ndryshimet klimatike që shkaktojnë përqëndrimin e karbonit dhe proçeset e që rezultojnë nga ndikimi i karbonit në klimë, që modifikojnë qarkullimin oqeanik dhe vetitë fizike dhe kimike të ujit të detit, që ndryshon marrjen e CO2. Mbipeshkimi dhe ndotja plastike e oqeaneve kontribuojnë në gjendjen e degraduar të depozitës më të madhe botërore të karbonit.

### Acidifikimi oqeanik 
pH i oqeaneve është duke rënë për shkak të përthithjes së CO2 atmosferik. Rritja e dioksidit karbonik të tretur pakëson disponueshmërinë e joneve të karbonatit, duke ulur gjendjen e ngopjes së CaCO3, duke e bërë atë në këtë mënyrë më të fortë termodinamikisht për tu bërë guackë CaCO3. Jonet e karbonatit lidhen në mënyrë preferenciale me jone hidrogjeni për të formuar bikarbonat,

Lista e organizmave që mund të vuajnë si rrjedhojë e acidifikimit oqeanik përfshijnë kokolitoforet dhe foraminiferët (baza e zinxhirit ushqimor detar në shumë zona), burimet e ushqimit njerëzor si stridhet dhe midhjet, dhe ndoshta më masiven, një strukturë e ndërtuar nga organizmat – barrierën koralore. Shumica e sipërfaqes ujore do të mbetet e mbingopur në lidhje me CaCO3 (si kalçit dhe aragonit) për disa kohë gjatë trajektores së tanishme të emisioneve, por organizmat që kërkojnë karbonat, me gjasa do të zëvendësohen në shumë zona. Barrierat koralore janë nën trysni nga mbipeshkimi, ndotja me nitrat dhe ngrohja e ujërave; [acidifikimi i oqeanit do ta shtojë stresin mbi këto struktura të rëndësishme. Gjithësesi, shumica e bashkësisë nuk beson se kjo është një qasje e arsyshme dhe e mundshme.

### Digat dhe ujëmbledhësit 
Në botë ndodhen më shumë se 16 milionë [diga që ndryshojnë transportin e karbonit nga lumenjtë në oqeane. Duke përdorur të dhëna nga dabaza e Global Reservoirs and Dams, që përmban afërsisht 7000 ujëmbledhës që mbajnë 77% të volumit të përgjithshëm të ujit nga digat (8000&nbsp;km3), vlerësohet se dërgimi i karbonit në oqean është ulur me 13% që nga viti 1970 dhe projektohet të arrijë 19% nga viti 2030. Karboni i tepërt i mbajtur në ujëmbledhës mund të çliroi një sasi shtesë karboni në atmosferë prej ~0.184 Gt në vit dhe sasi shtesë prej ~0.2 GtC do të groposet në sedimente. Para vitit 2000, basenet e Misisipit, Nigerit dhe Gangut llogarisnin 25 – 31% të depozitimit të karbonit të groposur. Pas vitit 2000, basenet lumore të Paranás (që përfshin 70 diga) dhe Zambezit (me ujëmbledhësin më të madh) e tejkalojnë groposjen nga Misisipi. Kontributorë të tjerë të mëdhenjë të karbonit të groposur të shkaktar nga digat ndodhin në Danub, Amazonë, Jangce, Mekong, Jenisei dhe Tokantine.

## Shiko edhe 
* Kimia detare
* Acidifikimi i oqeanit
* Biologjia detare
* Oqeanografia fizike
* Oqeanografia biologjike
* Ciklet biogjeokimike detare
* Kalçifikimi biogjenik detar
* Ç'oksigjenimi oqeanik
* Gjeologjia detare

## Referime 
## Biobliografia
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## Lidhje të jashtme
* Current global map of the partial pressure of carbon dioxide at the ocean surface
* Current global map of the sea-air carbon dioxide flux density