Круговорот углерода - это один из нескольких биогеохимических циклов, посредством которых различные соединения, необходимые для жизни, такие как вода, азот, сера, углерод и фосфор непрерывно рециркулируются посредством метаболических, геологических и метеорологических процессы. Углерод существует в атмосфере в виде углекислого газа и растворяется в океанах, как органический углерод в живых организмах и как часть минералов отложений, таких как карбонат кальция. Обычно движение углерода между этими различными резервуарами эффективно уравновешивается, так что количество углерода в каждом является относительно постоянным или изменяется только в течение тысячелетий. Однако после промышленной революции люди сжигают ископаемое топливо и выбрасывают в атмосферу огромное количество углерода, что может иметь далеко идущие последствия для климата и экосистем.
Биологические факторы
Углерод является одним из важнейших элементов для жизни и, по определению, является частью всех органических молекул. Углекислый газ в атмосфере превращается в органический углерод фотосинтезирующими растениями, водорослями и фитопланктоном, также известными как «продуценты». Почти все другие организмы, включая всех животных, в конечном итоге получают углерод от этих продуцентов. Все организмы, включая продуцентов, выделяют углекислый газ в результате клеточного дыхания - процесса метаболизма углеводов для высвобождения энергии, необходимой для жизни. Между эффектами фотосинтеза и клеточного дыхания происходит круговорот углерода между атмосферой и биосферой. Самыми важными исключениями являются те организмы, в основном фитопланктон и другие животные, раковины которых состоят из кальция. карбонаты, которые погребены под осадками на дне океана, прежде чем их углерод может быть выпущен через разложение. Этот углерод эффективно удаляется из биологической и атмосферной частей углеродного цикла, в конечном итоге принимая форму известняка или, при определенных условиях, нефти, угля или природного газа.
Геологические факторы
В то же время, когда медленно образуется все больше известняка и углеродсодержащих минералов, существующие отложения медленно разрушаются силами ветра и осадков. Известняк и другие отложения растворяются дождевой водой, высвобождая углерод обратно в биосферу. Субдукция, которая возникает, когда одна тектоническая плита вытесняется другой, также является важной частью углеродного цикла. Отложения, содержащие углерод, выталкиваются достаточно глубоко под поверхность, чтобы плавиться, в конечном итоге высвобождая свой углерод. Этот углерод высвобождается внезапно, как часть извержений вулканов, и постепенно, просачиваясь через горячие источники, трещины и жерла.
Ископаемое топливо
Основное влияние человека на углеродный цикл заключается в сжигании ископаемого топлива, которое выбрасывает в атмосферу скрытый углерод. Ископаемые виды топлива, в том числе нефть, природный газ и уголь, используются почти во всех аспектах мировой экономики. Наиболее заметным примером являются автомобили, но на самом деле больше углекислого газа производят угольные и газовые электростанции, которые производят электричество как для промышленного, так и для бытового использования. Промышленное сельское хозяйство также работает на ископаемом топливе. Все искусственные удобрения синтезируются в процессе сжигания ископаемого топлива - обычно природного газа. Различные исследования отслеживали изменения в двуокиси углерода за последние полвека. Самое продолжительное исследование было начато в 1958 году Чарльзом Килингом на Гавайях, и оно показывает быстрое повышение уровня углерода в атмосфере. Данные по кернам льда показывают, что уровень углерода выше, чем за полмиллиона лет.
Вырубка леса
Повсеместная вырубка лесов, особенно в тропических районах, вызывает выброс большего количества углерода в результате разложения и уменьшение его улавливания через фотосинтез, процесс, при котором растения и некоторые бактерии используют энергию солнечного света для создания углеводов из углекислого газа из Атмосфера. Хотя некоторые территории были отведены под заповедники дикой природы, гораздо больше уязвимо для сжигания и сплошных рубок в целях заготовки древесины и расчистки сельскохозяйственных земель.
Парниковый эффект
Основное беспокойство по поводу повышения уровня углекислого газа связано с тем, что углекислый газ является парниковым газом. Он улавливает инфракрасное излучение от поверхности Земли, которое в противном случае могло бы уйти в космос, эффективно изолируя планету и повышая ее температуру. Международная группа экспертов ООН по изменению климата, наряду со многими людьми в научном сообществе, считает, что люди нарушают углеродный цикл настолько, чтобы радикально изменить глобальный климат с потенциально огромными последствиями для биоразнообразия, сельского хозяйства, погоды и общего состояния каждой экосистемы на планета.
