آثار النشاط البشري على دورة الكربون

دورة الكربون هي واحدة من عدة دورات بيوجيوكيميائية تقوم من خلالها المركبات المختلفة الضرورية للحياة ، مثل الماء ، يتم إعادة تدوير النيتروجين والكبريت والكربون والفوسفور بشكل مستمر من خلال التمثيل الغذائي والجيولوجي والأرصاد الجوية العمليات. يوجد الكربون كثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويذوب في المحيطات ، وككربون عضوي في الكائنات الحية ، وكجزء من معادن الرواسب مثل كربونات الكالسيوم. عادة ، تتوازن حركات الكربون بين هذه الخزانات المختلفة بشكل فعال بحيث تكون كمية الكربون في كل منها ثابتة نسبيًا أو تتغير فقط على مدار آلاف السنين. ومع ذلك ، منذ الثورة الصناعية ، كان البشر يحرقون الوقود الأحفوري ويطلقون كميات هائلة من الكربون في الغلاف الجوي ، مما قد يكون له تأثيرات بعيدة المدى على المناخ والنظم البيئية.

يعتبر الكربون أحد أهم عناصر الحياة ، وهو ، بحكم تعريفه ، جزء من جميع الجزيئات العضوية. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى كربون عضوي عن طريق نباتات التمثيل الضوئي والطحالب والعوالق النباتية ، والمعروفة أيضًا باسم "المنتجين". تحصل جميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا ، بما في ذلك جميع الحيوانات ، في النهاية على الكربون من هؤلاء المنتجين. تطلق جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك المنتجون ، ثاني أكسيد الكربون نتيجة للتنفس الخلوي ، وهي العملية التي يتم من خلالها استقلاب الكربوهيدرات لإطلاق الطاقة اللازمة للحياة. بين تأثيرات التمثيل الضوئي والتنفس الخلوي ، دورات الكربون بين الغلاف الجوي والغلاف الحيوي. الاستثناءات الأكثر أهمية هي تلك الكائنات الحية ، ومعظمها من العوالق النباتية والحيوانات الأخرى ذات الأصداف المصنوعة من الكالسيوم الكربونات ، التي يتم دفنها تحت الرواسب في قاع المحيط قبل أن يتم إطلاق الكربون من خلالها تقسيم. تتم إزالة هذا الكربون بشكل فعال من الأجزاء البيولوجية والجوية لدورة الكربون ، ويتخذ في النهاية شكل الحجر الجيري أو ، في ظل ظروف معينة ، النفط أو الفحم أو الغاز الطبيعي.

في نفس الوقت الذي يتشكل فيه ببطء المزيد من الحجر الجيري والمعادن المحتوية على الكربون ، تتآكل الرواسب الموجودة ببطء بفعل قوى الرياح وهطول الأمطار. يتم إذابة الحجر الجيري والرواسب الأخرى بواسطة مياه الأمطار ، مما يؤدي إلى إطلاق الكربون مرة أخرى في الغلاف الحيوي. الاندساس ، الذي يحدث عندما تُدفع إحدى الصفائح التكتونية تحت أخرى ، هو أيضًا جزء مهم من دورة الكربون. يتم دفع الرواسب المحتوية على الكربون بعيدًا بدرجة كافية تحت السطح بحيث تذوب ، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق الكربون الخاص بها. يتم إطلاق هذا الكربون فجأة ، كجزء من الانفجارات البركانية ، وبشكل تدريجي ، مثل التسرب عبر الينابيع الساخنة ، والشقوق وفتحات التهوية.

التأثير الأساسي للبشر على دورة الكربون هو من خلال حرق الوقود الأحفوري ، الذي يطلق الكربون المدفون في الغلاف الجوي. يستخدم الوقود الأحفوري ، الذي يشمل البترول والغاز الطبيعي والفحم ، في كل جانب من جوانب الاقتصاد العالمي تقريبًا. السيارات هي المثال الأكثر وضوحًا ، ولكن يتم إنتاج المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الواقع بواسطة محطات الفحم والغاز الطبيعي التي تنتج الكهرباء للاستخدام الصناعي والسكني. تعمل الزراعة الصناعية أيضًا على طاقة الوقود الأحفوري. يتم تصنيع جميع الأسمدة الاصطناعية من خلال عملية حرق الوقود الأحفوري - عادة الغاز الطبيعي. تتبعت دراسات مختلفة التغيرات في ثاني أكسيد الكربون على مدار نصف القرن الماضي. بدأت الدراسة الأطول في عام 1958 من قبل تشارلز كيلنج في هاواي ، وأظهرت ارتفاعًا سريعًا في مستويات الكربون في الغلاف الجوي. تشير الدلائل المستمدة من عينات اللب الجليدية إلى أن مستويات الكربون أعلى مما كانت عليه في نصف مليون سنة

تؤدي إزالة الغابات على نطاق واسع ، لا سيما في المناطق الاستوائية ، إلى إطلاق المزيد من الكربون من خلال التحلل وتقليل الكربون الذي يتم عزله عن طريق التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تستخدم بها النباتات وبعض البكتيريا طاقة ضوء الشمس لبناء الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون من أجواء. على الرغم من أن بعض المناطق قد تم تخصيصها كمحميات للحياة البرية ، إلا أن هناك مناطق أكثر عرضة للحرق والتقطيع لأغراض حصاد الأخشاب وتطهير الأراضي الزراعية.

يأتي القلق الرئيسي بشأن زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون من حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون هو أحد غازات الدفيئة. إنه يحبس الأشعة تحت الحمراء من سطح الأرض والتي من الممكن أن تهرب إلى الفضاء ، مما يؤدي إلى عزل الكوكب بشكل فعال وزيادة درجة حرارته. تعتقد اللجنة الدولية المعنية بتغير المناخ التابعة للأمم المتحدة ، جنبًا إلى جنب مع العديد من الأشخاص في المجتمع العلمي ، أن البشر يزعجون دورة الكربون بدرجة كافية تغيير جذري في المناخ العالمي ، مع عواقب وخيمة محتملة على التنوع البيولوجي والزراعة والطقس والصحة العامة لكل نظام بيئي في كوكب.