Carbon Cycling in aquatische ecosystemen

Koolstof is een element dat de basis vormt van alle vormen van leven op aarde. Het beweegt door de atmosfeer, lithosfeer, biosfeer en hydrosfeer. De koolstofcyclus regelt de temperatuur op aarde en regelt de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer. Terwijl de koolstof wordt gerecycled, wordt deze hergebruikt door tal van organismen. Aquatische ecosystemen zijn ecosystemen die planten en dieren bevatten die afhankelijk zijn van water.

Mariene ecosystemen zijn de grootste ecosystemen op aarde. De oceanen bedekken 71 procent van het aardoppervlak en produceren 97 procent van het water in de wereld. Zouten, voornamelijk natriumchloride, vormen 85 procent van de opgeloste materie in de oceanen en zijn het belangrijkste onderdeel dat de zee scheidt van andere ecosystemen. De belangrijkste onderverdelingen van mariene ecosystemen zijn oceanische, diepwater-, estuariene, koraalriffen, intergetijden- en kustecosystemen. Levende organismen variëren van bacteriën, algen, koralen, tweekleppigen, vissen en zoogdieren.

Zoetwaterecosystemen bevatten drinkbaar water maar weinig of geen zout. De belangrijkste onderverdelingen zijn meren en vijvers, rivieren en beken, reservoirs, wetlands en grondwater. Levende organismen omvatten algen, vissen, amfibieën en planten.

De belangrijkste bron van koolstof op aarde is kooldioxidegas van onderzeese vulkaanuitbarstingen. Onderzeese vulkanen zijn goed voor meer dan 80 procent van het vulkanisme op aarde. Deze komen voor op mid-oceanische ruggen die langs de centrale delen van de Atlantische, Indische en Stille Oceaan lopen Oceanen, samen met vulkanisme rond subductiezones zoals de hele rand van de Stille Oceaan. Een deel van deze koolstofdioxide lost op in de oceaan. Een ander deel ontsnapt in de atmosfeer door verdamping van de oceaan. Een ander deel wordt opgenomen door mariene biomassa zoals plankton, algen en bacteriën.

Planten en algen in zoet water en fytoplankton (mariene organismen en algen) gebruiken de energie van de zon voor fotosynthese. Ze zetten koolstofdioxide en water dat ze hebben opgenomen om in suikers en zuurstof. Ze slaan de suikers op als energie en geven de zuurstof weer af aan het water. De activiteit van fytoplankton is beperkt tot de eerste 50 meter water in meren en zeeën. Veel delen van de oceaan krijgen niet genoeg zonlicht of zijn te koud.

Zoetwateralgen en marien fytoplankton zijn voedsel voor vissen. Vissen ademen opgeloste zuurstof uit het water met hun kieuwen en ademen koolstofdioxide weer uit in het water. Ze slaan de koolhydraten die ze hebben gegeten op als energie en scheiden anorganisch calciumcarbonaat en bicarbonaat uit. Deze verbindingen worden door stromingen naar de diepe oceaan gedragen waar ze neerslaan.

Dode organismen ontbinden op de rivier-, meer- of zeebodem en stoten koolstofdioxide uit. Het gas wordt hergebruikt in het zoet- en zeewater waar andere organismen het opnemen of het gas verdampt in de atmosfeer.

Neerslag lost koolstofdioxide op in de atmosfeer en geeft het terug als een mild zuur aan de grond- en watersystemen. Op de grond doorstaat de regen blootgestelde carbonaatrotsen zoals kalksteen. Kalksteen is de overblijfselen van anorganische carbonaten die zijn neergeslagen als uitwerpselen van vissen en de skeletten van dode vissen, koralen of ander zeeleven. De tektonische krachten van de aarde in combinatie met klimaatverandering in de loop van de geologische tijd hebben de carbonaten op het aardoppervlak blootgelegd.

Het regenwater hoopt zich onder de grond op als grondwater en stroomt via rivieren en meren de zee in. Het kooldioxidegehalte wordt geabsorbeerd door zoetwater- en mariene organismen voor fotosynthese en de aquatische koolstofcyclus wordt hervat.