Účinky lidské činnosti na uhlíkový cyklus

Uhlíkový cyklus je jedním z několika biogeochemických cyklů, kterými různé sloučeniny nezbytné pro život, jako je voda, dusík, síra, uhlík a fosfor jsou nepřetržitě recyklovány prostřednictvím metabolických, geologických a meteorologických procesy. Uhlík existuje jako oxid uhličitý v atmosféře a je rozpuštěn v oceánech, jako organický uhlík v živých organismech a jako součást sedimentárních minerálů, jako je uhličitan vápenatý. Obvykle se pohyby uhlíku mezi těmito různými zásobníky účinně vyrovnávají, takže množství uhlíku v každé z nich je relativně konstantní nebo se mění pouze v průběhu tisíciletí. Od průmyslové revoluce však lidé spalují fosilní paliva a uvolňují do atmosféry obrovské množství uhlíku, což může mít dalekosáhlé dopady na klima a ekosystémy.

Uhlík je jedním z nejdůležitějších prvků pro život a je ze své podstaty součástí všech organických molekul. Oxid uhličitý v atmosféře se přeměňuje na organický uhlík fotosyntetickými rostlinami, řasami a fytoplanktonem, také známým jako „producenti“. Téměř všechny ostatní organismy, včetně všech zvířat, nakonec získávají uhlík od těchto producentů. Všechny organismy, včetně producentů, uvolňují oxid uhličitý v důsledku buněčného dýchání, což je proces, při kterém se sacharidy metabolizují, aby se uvolnila energie nezbytná pro život. Mezi účinky fotosyntézy a buněčného dýchání dochází k cyklům uhlíku mezi atmosférou a biosférou. Nejdůležitějšími výjimkami jsou tyto organismy, většinou fytoplankton a jiná zvířata se skořápkami vyrobenými z vápníku uhličitan, které jsou pohřbeny pod sedimentem na dně oceánu, než může být jejich uhlík uvolněn rozklad. Tento uhlík je účinně odstraňován z biologických a atmosférických částí uhlíkového cyklu, případně ve formě vápence nebo za určitých podmínek ropy, uhlí nebo zemního plynu.

Současně s tím, jak se pomalu vytváří více vápence a minerálů obsahujících uhlík, jsou síly větru a srážek pomalu erodovány stávající sedimenty. Vápenec a další sedimenty jsou rozpuštěny dešťovou vodou a uvolňují uhlík zpět do biosféry. Subdukce, ke které dochází, když je jedna tektonická deska tlačena pod druhou, je také důležitou součástí uhlíkového cyklu. Usazeniny obsahující uhlík jsou tlačeny dostatečně hluboko pod povrch, aby se roztavily a nakonec uvolnily svůj uhlík. Tento uhlík se uvolňuje náhle jako součást sopečných erupcí a postupně, jak uniká horkými prameny, prasklinami a průduchy.

Primární dopad lidí na uhlíkový cyklus spočívá ve spalování fosilních paliv, které uvolňuje jinak pohřbený uhlík do atmosféry. Fosilní paliva, která zahrnují ropu, zemní plyn a uhlí, se používají téměř ve všech aspektech globální ekonomiky. Nejviditelnějším příkladem jsou automobily, ale více oxidu uhličitého ve skutečnosti produkují elektrárny na uhlí a zemní plyn, které vyrábějí elektřinu pro průmyslové i domácí použití. Průmyslové zemědělství také využívá energii z fosilních paliv. Všechna umělá hnojiva jsou syntetizována procesem, při kterém se spalují fosilní paliva - obvykle zemní plyn. Různé studie sledovaly změny v oxidu uhličitém za poslední půlstoletí. Nejdelší studii zahájil v roce 1958 Charles Keeling na Havaji a ukazuje rychlý nárůst hladiny atmosférického uhlíku. Důkazy z ledových jader naznačují, že hladiny uhlíku jsou vyšší než za půl milionu let

Rozsáhlé odlesňování, zejména v tropických oblastech, způsobuje, že se více uhlíku uvolňuje rozkladem a méně uhlíku se vylučuje fotosyntéza, proces, při kterém rostliny a některé bakterie využívají energii slunečního světla k vytváření sacharidů z oxidu uhličitého z atmosféra. Ačkoli některé oblasti byly vyčleněny jako rezervace divoké zvěře, mnohem více je náchylných k pálení a kácení pro účely těžby dřeva a čištění zemědělské půdy.

Hlavní obava ze zvýšení hladiny oxidu uhličitého vychází ze skutečnosti, že oxid uhličitý je skleníkový plyn. Zachytává infračervené záření ze zemského povrchu, které by jinak uniklo do vesmíru, účinně izolovalo planetu a zvyšovalo její teplotu. Mezinárodní panel OSN pro změnu klimatu spolu s mnoha lidmi ve vědecké komunitě věří, že lidé narušují uhlíkový cyklus natolik, aby drasticky změnit globální klima, což může mít obrovské důsledky pro biologickou rozmanitost, zemědělství, počasí a celkové zdraví každého ekosystému na planeta.