Virkningerne af menneskelig aktivitet på kulstofcyklussen

Kulstofcyklussen er en af ​​adskillige biogeokemiske cyklusser, hvorved de forskellige forbindelser, der er nødvendige for livet, såsom vand, nitrogen, svovl, kulstof og fosfor genanvendes kontinuerligt gennem metabolisk, geologisk og meteorologisk processer. Kulstof findes som kuldioxid i atmosfæren og opløses i havene, som organisk kulstof i levende organismer og som en del af sedimentmineraler som calciumcarbonat. Normalt balancerer kulstofbevægelser mellem disse forskellige reservoirer effektivt, så mængden af ​​kulstof i hver er relativt konstant eller kun ændres i løbet af årtusinder. Siden den industrielle revolution har mennesker imidlertid brændt fossile brændstoffer og frigivet enorme mængder kulstof i atmosfæren, hvilket kan have vidtrækkende indflydelse på klima og økosystemer.

Kulstof er et af de vigtigste elementer i livet og er pr. Definition en del af alle organiske molekyler. Kuldioxid i atmosfæren omdannes til organisk kulstof af fotosyntetiske planter, alger og fytoplankton, også kendt som "producenter". Næsten alle andre organismer, inklusive alle dyr, får i sidste ende deres kulstof fra disse producenter. Alle organismer, inklusive producenter, frigiver kuldioxid som et resultat af cellulær respiration, den proces, hvorved kulhydrater metaboliseres for at frigive den nødvendige energi til livet. Mellem virkningerne af fotosyntese og cellulær respiration, kulstofcykler mellem atmosfæren og biosfæren. De vigtigste undtagelser er de organismer, mest phytoplankton og andre dyr med skaller lavet af calcium carbonat, som begraves under sediment i bunden af ​​havet, før deres kulstof kan frigives igennem nedbrydning. Dette kulstof fjernes effektivt fra de biologiske og atmosfæriske dele af kulstofcyklussen og til sidst tager form af kalksten eller under visse betingelser olie, kul eller naturgas.

Samtidig med at mere kalksten og kulstofholdige mineraler langsomt dannes, nedbrydes eksisterende sedimenter langsomt af vind- og nedbørskræfterne. Kalksten og andre sedimenter opløses af regnvand og frigiver kulstof tilbage i biosfæren. Subduktion, som opstår, når en tektonisk plade tvinges under en anden, er også en vigtig del af kulstofcyklussen. Sedimenter indeholdende kulstof skubbes langt nok under overfladen til at de smelter og frigiver til sidst deres kulstof. Dette kulstof frigives pludselig som en del af vulkanudbrud og gradvist som lækager gennem varme kilder, sprækker og udluftninger.

Den primære indvirkning af mennesker på kulstofcyklussen er gennem afbrænding af fossile brændstoffer, som frigiver ellers nedgravet kulstof i atmosfæren. Fossile brændstoffer, som inkluderer olie, naturgas og kul, bruges i næsten alle aspekter af den globale økonomi. Biler er det mest synlige eksempel, men mere kuldioxid produceres faktisk af kul- og naturgasanlæg, der producerer elektricitet til både industriel og privat brug. Industrielt landbrug kører også på energi fra fossile brændstoffer. Alle kunstgødninger syntetiseres ved en proces, der forbrænder fossile brændstoffer - normalt naturgas. Forskellige undersøgelser har sporet ændringer i kuldioxid i løbet af det sidste halve århundrede. Den længste løbende undersøgelse blev påbegyndt i 1958 af Charles Keeling på Hawaii, og den viser en hurtig stigning i atmosfæriske kulstofniveauer. Beviser fra iskerner antyder, at kulstofniveauerne er højere, end de har været i en halv million år

Udbredt skovrydning, især i tropiske områder, medfører, at der frigøres mere kulstof ved nedbrydning og mindre kulstof, der sekvestreres via fotosyntese, den proces, hvor planter og nogle bakterier bruger energien fra sollys til at opbygge kulhydrater ud af kuldioxid fra stemning. Selvom nogle områder er afsat som bevaring af vilde dyr, er langt flere sårbare over for afbrænding og rydning med henblik på træhøst og rydning af landbrugsjord.

Den største bekymring over stigende kuldioxidniveauer kommer fra det faktum, at kuldioxid er en drivhusgas. Det fælder infrarød stråling fra jordens overflade, som ellers ville flygte ud i rummet og effektivt isolere planeten og øge dens temperatur. FNs internationale panel for klimaændringer mener sammen med mange mennesker i det videnskabelige samfund, at mennesker forstyrrer kulstofcyklussen nok til at drastisk ændre det globale klima med potentielt enorme konsekvenser for biodiversitet, landbrug, vejr og det generelle helbred for hvert økosystem på planet.