Účinky ľudskej činnosti na uhlíkový cyklus

Uhlíkový cyklus je jedným z niekoľkých biogeochemických cyklov, pomocou ktorých rôzne zlúčeniny potrebné pre život, ako je voda, dusík, síra, uhlík a fosfor sú recyklované nepretržite prostredníctvom metabolických, geologických a meteorologických procesov procesy. Uhlík existuje ako oxid uhličitý v atmosfére a je rozpustený v oceánoch ako organický uhlík v živých organizmoch a ako súčasť sedimentárnych minerálov, ako je uhličitan vápenatý. Normálne sa pohyby uhlíka medzi týmito rôznymi zásobníkmi efektívne vyrovnávajú, takže množstvo uhlíka v každej z nich je relatívne konštantné alebo sa mení iba v priebehu tisícročí. Od priemyselnej revolúcie však ľudia spaľujú fosílne palivá a uvoľňujú do atmosféry obrovské množstvo uhlíka, čo môže mať ďalekosiahle dopady na podnebie a ekosystémy.

Uhlík je jedným z najdôležitejších prvkov pre život a je zo svojej podstaty súčasťou všetkých organických molekúl. Oxid uhličitý v atmosfére sa mení na organický uhlík fotosyntetickými rastlinami, riasami a fytoplanktónom, tiež známym ako „producenti“. Takmer všetky ostatné organizmy, vrátane všetkých zvierat, nakoniec získavajú uhlík od týchto výrobcov. Všetky organizmy, vrátane výrobcov, uvoľňujú oxid uhličitý v dôsledku bunkového dýchania, čo je proces, pri ktorom sa uhľohydráty metabolizujú na uvoľnenie energie potrebnej pre život. Medzi účinkami fotosyntézy a bunkovým dýchaním prebiehajú uhlíkové cykly medzi atmosférou a biosférou. Najdôležitejšou výnimkou sú tie organizmy, väčšinou fytoplanktón a iné zvieratá so škrupinami vyrobenými z vápnika uhličitan, ktoré sú zakopané pod sedimentmi na dne oceánu predtým, ako sa cez ne môže uvoľniť uhlík rozklad. Tento uhlík sa účinne odstraňuje z biologických a atmosférických častí uhlíkového cyklu a nakoniec má formu vápenca alebo za určitých podmienok ropy, uhlia alebo zemného plynu.

Súčasne s tým, že sa pomaly vytvára viac vápencov a minerálov obsahujúcich uhlík, sú sily vetra a zrážok pomaly erodované do existujúcich sedimentov. Vápenec a ďalšie sedimenty sú rozpustené dažďovou vodou a uvoľňujú uhlík späť do biosféry. Subdukcia, ku ktorej dochádza, keď je jedna tektonická doska tlačená pod druhú, je tiež dôležitou súčasťou uhlíkového cyklu. Sedimenty obsahujúce uhlík sú tlačené dostatočne ďaleko pod povrch, aby sa topili, a nakoniec svoj uhlík uvoľnili. Tento uhlík sa uvoľňuje náhle ako súčasť sopečných erupcií a postupne ako uniká cez horúce pramene, pukliny a prieduchy.

Primárny vplyv človeka na uhlíkový cyklus je prostredníctvom spaľovania fosílnych palív, ktoré uvoľňujú inak zakopaný uhlík do atmosféry. Fosílne palivá, ktoré zahŕňajú ropu, zemný plyn a uhlie, sa používajú takmer vo všetkých aspektoch globálnej ekonomiky. Najviditeľnejším príkladom sú automobily, ale viac oxidu uhličitého v skutočnosti vyrábajú elektrárne na uhlie a zemný plyn, ktoré vyrábajú elektrinu na priemyselné aj domáce použitie. Priemyselné poľnohospodárstvo tiež využíva energiu fosílnych palív. Všetky umelé hnojivá sa syntetizujú spôsobom, ktorý spaľuje fosílne palivá - zvyčajne zemný plyn. Rôzne štúdie sledovali zmeny oxidu uhličitého za posledné polstoročie. Najdlhšiu štúdiu v roku 1958 začal Charles Keeling na Havaji a ukazuje rýchly nárast hladín uhlíka v atmosfére. Dôkazy z ľadových jadier naznačujú, že hladiny uhlíka sú vyššie ako za pol milióna rokov

Rozsiahle odlesňovanie, najmä v tropických oblastiach, spôsobuje, že sa viac uhlíka uvoľňuje rozkladom a menej uhlíka sa vylučuje prostredníctvom fotosyntéza, proces, pri ktorom rastliny a niektoré baktérie využívajú energiu slnečného žiarenia na vytvorenie sacharidov z oxidu uhličitého z atmosféra. Aj keď boli niektoré oblasti vyčlenené ako prírodná rezervácia, oveľa viac je citlivých na pálenie a výrub na účely ťažby dreva a vyťaženia poľnohospodárskej pôdy.

Hlavné obavy týkajúce sa zvyšovania hladiny oxidu uhličitého vychádzajú zo skutočnosti, že oxid uhličitý je skleníkový plyn. Zachytáva infračervené žiarenie z povrchu Zeme, ktoré by inak uniklo do vesmíru, účinne izolovalo planétu a zvyšovalo jej teplotu. Medzinárodný panel OSN pre zmenu podnebia spolu s mnohými ľuďmi vo vedeckej komunite verí, že ľudia narušujú uhlíkový cyklus natoľko, aby drasticky zmeniť globálne podnebie, čo môže mať obrovské následky na biodiverzitu, poľnohospodárstvo, počasie a celkové zdravie každého ekosystému na planéty.