Distribuição de carbono no planeta

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1 Distribuição de carbono no planeta Reservatório gc X Atmosfera (1973) Oceano C inorgânico 0.38 C orgânico 0.01 Detritos Terrestre Organismos C orgânico (rocha sedimentar) 68.2 Rochas calcárias 183

2 Carbono transportado para os oceanos Fonte gc ano -1 X % Prod. primária (fitoplâncton) Rios e ribeiros Águas subterrâneas Voláteis de origem vegetal e aerosois Hidrocarbonetos (petróleo) After Handa (1977), Duce & Duursma (1977) & Farrington (1980) In Valiela, I., Marine Ecological Processes

3 Distribuição de matéria orgânica particulada (MOP) Matéria % do total orgânica de MOP particulada (ugc l -1 ) Fitoplâncton Zooplâncton Bactérias Detritos Mar de Azov Mar da Arábia Mar Negro Atlântico tropical 15o meridiano o paralelo Afloramento (África do Sul) Estuário do Hudson New York Bight Báltico (oeste) Baía de Chesapeake Canal da Mancha Baía de Aberdeen Mar de Wadden Baía de Akeshi Diversos autores, In Valiela, I., Marine Ecological Processes

4 Ciclo do carbono no ambiente marinho Fontes telúricas (rios, produtores primários, precipitação, derrames) CO2 (gás) CO2 (dissolvido) Respiração Fotossíntese Morte Produtores primários Exsudação POC Consumo Eliminação Morte Pastagem Consumidores (animais) Pastagem Heterotrofia Perdas Excreção Heterotrofia DOC Neve marinha carcassas fezes e mudasressuspensão Consumidores (microrganismos) Agregação e adsorção Degradação enzimática Enzimas extracelulares

5 Internal sources of DOC Sources Processes Fluxes Phytoplankton Zooplankton Detritus Exudation Excretion 7-62% of carbon fixed (carbohydrates, aa s, phenolics, etc) 3-10% of photosynthetically fixed carbon (California) Sloppy grazing 15-20% of carbon consumed Leaching/decomposition 14-60% of initial weight of dead material Several authors, In Valiela, I., Marine Ecological Processes

6 Perfis verticais de CO 2 no Atlântico e Pacifico Norte CO 2 total (nmol kg -1 ) Profundidade (m) Atlântico Norte Pacífico Norte Adaptado dos atlas GEOSECS - vols. 2 & 4

7 Sediment traps Different designs, same idea

8 Capture larger particles (faecal pellets, etc) which fall at a rate of hundreds of metres per day Should not be placed too near the bottom (resuspension) or too near the surface (mixing) May be scavenged by deep-sea organisms Inhibitors may be added to reduce this effect Sediment traps Key points Fall velocity (m d -1 ) Copepod fecal pellet Ø = µm Particle diameter (µm) Isotopic markers may be used to identify particle sources, using fallout tracers and other approaches

9 Relação entre a taxa de queda e o diâmetro celular Taxa média de queda (m dia -1 ) Declive previsto pela Lei de Stokes Células senescentes Células em crescimento Diâmetro celular médio (µm) Smayda, T.J., Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev. 8,

10 Fluxo de carbono no Pacífico Nordeste mol C m -2 ano -1 ) Profundidade (m) Resultados de 6 estações, obtidos através de armadilhas de sedimentos entos (trapping) Martin et al., 1987, Deep Sea Res. 34,

11 Sedimentação de POC Ecossistema Fluxo de POC % produção % respiração da superfície primária bêntica (mgc m -2 dia -1 ) (%) (%) Produtividade baixa Atlântico equatorial (5000m) Atlântico NO (~3000m) - Giros oligotróficos Produtividade alta Afloramento do Perú (50m) - New York Bight Águas costeiras Diversos autores, In Valiela, I., Marine Ecological Processes, Springer-Verlag

12 Aquatic photosynthesis and sedimentation of organic carbon Region Area (km2) Net primary Sediment organic production carbon sink (x10 12 kgc yr -1 ) (x10 12 kgc yr -1 ) Open ocean 3.1 X Continental shelf 2.7 X Continental slope 3.2 X Fresh water marshes 1.6 X Estuaries and deltas 1.4 X Salt marshes 3.5 X Rivers and lakes 2.0 X Coral reefs 1.1 X Seaweed beds 2.0 X Total 3.75 X (C input) 1.23 (C output) Walsh & Dieterle, In Scales and Global Change, Wiley, New York

13 CO 2 content and δd D in Vostok ice core 2200m deep years before present (BP) 360 Present CO 2 level Temperature change ( o C) CO 2 (ppm) Interglacial period ( years BP) End of last ice age (15000 years BP) Deuterium 120 Carbon dioxide Years before present (thousands) Barnola et al., Nature, 329: Deuterium δd (ppm)

14 Petróleos Erosão Balanço global de carbono Florestal 5.3 ± ± Stocks em Gt C 54.3 ± 9.5 Biota terrestre 639 ± 186 Fluxo Solo de rios 1625 ± 637 Opções de produtividade oceânica 20 Plâncton (água quente) 2.0 f = Plâncton (água fria) Plâncton (água quente) 6.0 f = 0.5 f = 0.3 Fluxos em Gt C ano -1 Atmosfera 747 (=355 ppm) (mudança anual: +3.4 ± 0.2 ppm) 10 Plâncton (água fria) DIC 0.45 DOC POC f = ± ± 23 POC 7-9 PIC 0.75 ± 0.3 Plâncton 1.7 ± 1.9 Líquido: Água intermédia e profunda Camada superficial DIC 1000 DOC??? Picnoclina POC 0.04 PIC 0.15 DIC 37 DOC?? DIC DOC 1198 POC 4.7 Sedimentos POC PIC