Hlutfall ¹³C / ¹²C og hringrás CO₂

Í gufuhvolfinu er að finna samsæturnar ¹³C og ¹²C sem báðar eru stöðugar samsætur kolefnis. Langmest er af ¹²C en örlítið finnst af ¹³C. Ljóstillífandi lífverur taka til sín örlítið meira af léttu samsætunni ¹²C en af þeirri þyngri,¹³C. Hlutfall ¹²C í vefjum þessara lífvera verður því mun hærra og ekki í samræmi við það hlutfall sem er í gufuhvolfinu.

Þessar léttu kolefnissamsætur sem lífverur taka fremur til sín við ljóstillífun hverfa aftur til gufuhvolfsins við öndun og rotnun. Sama gildir um greftrun kolefnis með háu hlutfalli léttra kolefnissamsæta ef veðrun helst í hendur við það magn sem grefst. Kerfið er þá í jafnvægi. ◊ ◊ ◊. ◊.

Þó kemur fyrir að kerfið er ekki í jafnvægi. Við vissar aðstæður getur kolefni grafist í stórum stíl þó svo að veðrun haldist óbreytt. Við slíkar aðstæður lokast stór hluti léttu samsætanna inni án þess að veðrunin nái til þeirra en við það hækkar hlutfall ¹³C/¹²C í gufuhvolfinu.

Við stórfellda greftrun kolefnis á landi eða í sjó hefur það ávallt endurtekið sig í jarðsögunni að ¹²C hefur minnkað á kostnað ¹³C. Hlutfall ¹³C/¹²C hefur sem sé hækkað bæði í sjó og gufuhvolfinu.

Núverandi hlutfall ¹³C/¹²C í kalksteini og lífrænum leifum í setlögum gerir vísindamönnum kleift að komast að greftri kolefnis á heimsvísu fyrir milljónum ára. Blöndun kolefnis er svo hröð milli forðabúra þess að hlutfall ¹³C/¹²C í kalksteini sem myndaðist á grunnu vatni gefur góðar upplýsingar um breytingar á hlutfalli ¹³C/¹²C bæði í gufuhvolfinu og höfunum.

Á mynd ◊. má sjá feril yfir breytingar á hlutfalli ¹³C/¹²C í CaCO₃ í kalksteini frá upphafi kambríum til nútíma. Það sem mesta athygli vekur er mikil hækkun ¹³C/¹²C fyrir 300 Má og svo aftur fyrir um 100 Má. Hæsta gildi ¹³C/¹²C er að finna í kalksteini frá síð-kolatímabilinu þegar mikið magn lífræns kolefnis grófst í fenjum og varð síðan að kolalögum. Vegna þess hve ¹²C var hlutfallslega hátt í þessu grafna lífræna kolefni minnkaði hlutur þess í gufuhvolfinu og hlutfall ¹³C/¹²C hækkaði þar af leiðandi.

Þegar kolefni af lífrænum uppruna rotnar dregur það súrefni frá gufuhvolfinu og mikið af CO₂ myndast. Við slíkar aðstæður hverfur ¹²C aftur til baka og hlutfall ¹³C/¹²C lækkar þ.e. ¹²C eykst á kostnað ¹³C.

Út frá styrk ¹³C í gufuhvolfinu má geta sér til um styrk O₂. Þegar kolefni af lífrænum uppruna grefst undir jarðlögum eyðist minna magn O₂ við rotnun og hlutur þess í gufuhvolfinu vex vegna ljóstillífunar. Fylgni er því á milli styrks súrefnis og styrks ¹³C í gufuhvolfinu. ◊ ◊.

Sjá hringrás CO₂ í gufuhvolfi og bergi jarðskorpunnar óháð ljóstillífun og öndun.

Sjá meira um hlutfall¹³C og ¹²C (δ13C).