Koolstofkringloop De oeratmosfeer van de Aarde bestond, net als

Pagina 1: Broeikast: Koolstofkringloop
Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht
Koolstofkringloop
De oeratmosfeer van de Aarde bestond, net als die van Venus nu, voor het grootste gedeelte uit
koolstofdioxide (CO2). Dat is op Aarde niet meer het geval. Dit komt doordat op Aarde leven bestaat
(zoals planten) dat CO2 uit de atmosfeer opneemt als bouwstof. De totale hoeveelheid koolstof op aarde
verandert nauwelijks door de tijd en is verdeeld over verschillende ‘reservoirs’, opslagplaatsen. Het
grootste reservoir bestaat uit sedimentair gesteente, waarin koolstof voorkomt in organische of
anorganische verbindingen zoals bruinkool of calciumcarbonaat.
De hoeveelheid koolstof in ieder reservoir is echter niet constant omdat ertussen uitwisseling plaatsvindt.
Het geheel van processen die de uitwisseling van koolstof tussen de verschillende reservoirs
bewerkstelligen noemen we de koolstofcyclus of koolstofkringloop. Tijdens de korte organische
koolstofkringloop worden relatief grote hoeveelheden koolstof in korte tijd uitgewisseld tussen alle
reservoirs die direct grenzen aan de atmosfeer door biologische processen, zoals fotosynthese en
respiratie.
De langlopende organische koolstofkringloop is een traag proces waarbij op geologische tijdschalen
organische koolstof wordt vastgelegd in sedimentair gesteente. Door stapeling van sedimentlagen neemt
de druk en ook de temperatuur met de diepte toe, waardoor de organische bestanddelen worden
omgezet in fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardolie en aardgas (methaan). Door verwering van
oude gesteenten, het ontsnappen van aardgas en aardolie via scheuren in de aardkorst en vulkanisme,
komt de koolstof weer terug aan het aardoppervlak. Bijzonder zijn de grote methaanvoorraden in de
permafrostgebieden en in sedimenten op de oceaanbodem, waar mineralen van methaan (CH4) en water
(H2O) zogenaamde methaanhydraten of clathraten vormen. Soms ontsnapt een deel van dit bevroren
methaan in gasvormige vorm naar de oppervlakte als de temperatuur of druk verandert. Dit is wellicht de
oorzaak geweest van het hitterecord, dat zich ongeveer 55 miljoen jaar geleden voordeed. Het werd toen
op de Noordpool 23°C.
Een ander traag proces waarbij koolstof van reservoir tot reservoir wordt verplaatst, is de langlopende
anorganische koolstofkringloop. Door chemische verwering van oude gesteenten, wordt CO2 uit de
atmosfeer onttrokken en omgezet in bicarbonaat (of carbonaat) dat via rivieren naar de zee wordt
getransporteerd. In de oppervlakte van de oceaan wordt door algen en (ééncellige) diertjes uit dit
bicarbonaat en calcium kalkschaaltjes van calcium-carbonaat (CaCO3) geproduceerd. Een gedeelte
daarvan zinkt af naar de zeebodem waar het sedimentair gesteente vormt. Soms zijn deze afzettingen
door geologische processen zoals gebergtevorming of zeespiegeldaling boven zeeniveau gekomen. Zo
kun je in Noordwest-Frankrijk en Zuidoost-Engeland, maar ook in Zuid-Limburg, witte kalksteen
afzettingen vinden. In vele gevallen echter worden de kalksteenafzettingen verder omgezet in
bijvoorbeeld marmer tijdens subductie. Via vulkanisme komt de koolstof als CO2 weer terug in de
atmosfeer en is de langlopende anorganische koolstofkringloop voltooid.
Vragen:
1. Vergelijk het tempo waarin de mens fossiele brandstoffen verbrandt met de natuurlijke gang van de
koolstofcyclus. Wat valt je op?
2. Welke processen zullen hebben bijgedragen aan de daling van de CO2-concentratie over de laatste
55 miljoen jaar, zoals afgebeeld staat op de webpagina van de boorkern?
3. Teken van elk van de genoemde koolstofcycli een overzichtje, zodat je die makkelijker kan
onthouden.