炭素ほど用途の広い元素は、あるとしてもごくわずかです。 炭素原子は4つの価電子を持っているため、他のどの元素よりも多くの化合物を形成することができ、その事実が生物の発達に不可欠です。 この用途が広く豊富な元素は、地球の大気、水圏、地圏、生物圏を定期的に循環します。これらは本質的に炭素貯留層リストを構成します。
大気は二酸化炭素の貯蔵庫であるため、炭素循環において特に重要です。 二酸化炭素はガスであり、炭素循環のもう1つの重要な貯蔵所を構成する生物圏の光合成植物は、呼吸を二酸化炭素に依存しています。 しかし、世界のすべての海洋を含む水圏は、海洋が惑星の表面積の70％を覆っているという事実のために、間違いなくより大きな影響を及ぼします。 地圏は、その一部として、炭素を何千年も続く固体構造に固定し、火山活動を通じてそれを放出します。
炭素循環の定義
炭素循環がどこから始まるのかを判断するのは、鶏が先か卵が先かを判断するのと少し似ていますが、地圏から始めましょう。 堆積岩に長年閉じ込められてきた炭素は、火山によって二酸化炭素として大気中に放出されます。 植物が呼吸に使うものもあれば、海に溶けるものもあります。 侵食やその他の自然のプロセスによって何十年にもわたって形成された堆積物として、地球に戻るものもあります。
呼吸過程の一部として二酸化炭素を排出する生物は、大気中の二酸化炭素濃度を維持するのに役立ちます。 さらに、海水に溶解する二酸化炭素のすべてではありませんが、ほとんどが大気中に再吸収されます。 このようにして、炭素は地球の生態系を絶え間なく循環します。
炭素循環の貯蔵所としての大気
二酸化炭素は大気中のガスの約0.04パーセントしか占めていません。 過去80万年間、二酸化炭素の濃度は300ppm未満にとどまっています。 しかし、それは産業革命の間に上昇し始め、過去50年間で、毎年平均0.6ppm上昇しています。 2018年、ハワイのマウナロア天文台の科学者は、濃度が410.79 ppmであると報告しました（「参考文献」を参照）。 科学者たちは、この上昇は人間の活動によるものだと考えています。
急速な上昇は炭素循環を混乱させます。 過剰な二酸化炭素の一部は海洋に吸収されたり、呼吸に使用されたりしますが、そのほとんどは 大気中に残り、そこで他の微量ガスと結合して、 惑星。 それは温室効果ガスであり、その大気中濃度の急激な上昇は科学者たちが心配している。
海洋はもう1つの重要な二酸化炭素貯留層です
海洋は大気中の二酸化炭素の約25パーセントを吸収します。 海の生き物はそれを自分の体の殻に変えることができ、最終的には堆積物として海底に落下します。 さらに、藻類やその他の光合成する海の植物相は、二酸化炭素を直接呼吸に使用します。
二酸化炭素が海水に溶けると、炭酸が発生します。 したがって、大気中の二酸化炭素の量が増えると、それに対応して海洋酸性化が増加します。 これは海の生き物に有害な影響を及ぼします。なぜなら、海の生き物の殻が弱くなり、よりもろくなるからです。 さらに悪いことに、ある時点で、海洋は酸性になりすぎて、大気から二酸化炭素を吸収できなくなります。 それは、大気中の二酸化炭素の加速する上昇をオーバードライブに追い込み、地球の表面温度の急激な上昇を引き起こす可能性があります。
