Όλα τα στοιχεία στη γη, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα κινούνται σε κύκλους, ως μέρος ενός κλειστού συστήματος. Δεν υπάρχει απώλεια ή εισροή άνθρακα από το διάστημα. Το διάγραμμα κύκλου άνθρακα δείχνει διάφορα βήματα στην ανακύκλωση άνθρακα τον 21ο αιώνα.
Το Διάγραμμα
Το παγκόσμιο διάγραμμα άνθρακα από το Πανεπιστήμιο του New Hamsphire απεικονίζει δεξαμενές και ροές που συνθέτουν τον κύκλο του άνθρακα. Οι πισίνες άνθρακα αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες άνθρακα για μεγάλα χρονικά διαστήματα και είναι μπλε. Οι ροές είναι οι διεργασίες που μετακινούν τον άνθρακα από τη μια δεξαμενή στην άλλη και είναι με κόκκινο χρώμα. Οι ροές έχουν δύο μέρη: ένα που αφαιρεί τον άνθρακα από τον αέρα και ένα που απελευθερώνει τον σταθερό άνθρακα πίσω ως CO2 στην ατμόσφαιρα.
Carbon Pools
Οι ποσότητες άνθρακα που αποθηκεύουν οι πισίνες αναφέρονται στο Petagram of carbon (PgC). Ένα Pg ισούται με ένα δισεκατομμύριο τόνους και ονομάζεται επίσης Gigatons (Gt).
- Βράχια:Το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα είναι κλειδωμένο ως ιζηματογενή πετρώματα.
- Ocean bed: Η δεύτερη μεγαλύτερη δεξαμενή άνθρακα βρίσκεται κάτω από τους ωκεανούς με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO2) διαλυμένο στο νερό.
- ορυκτά καύσιμα: Η τρίτη μεγαλύτερη δεξαμενή άνθρακα είναι τα ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας, ο λιγνίτης, το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, τα οποία σχηματίζονται από υπολείμματα χερσαίων και θαλάσσιων φυτών και ζώα υπό ειδική θερμοκρασία και πίεση.
- Επιφάνεια ωκεανού: Ο άνθρακας αποθηκεύεται για μικρό χρονικό διάστημα στα επιφανειακά νερά ως CO2 διαλυμένο στο νερό ή στα σώματα ζωντανών θαλάσσιων φυτών και ζώων.
- Χερσαίες πισίνες: Όλος ο άνθρακας που συσσωρεύεται στα δέντρα και τα εδάφη σχηματίζει μια άλλη βραχυπρόθεσμη λίμνη και απελευθερώνεται μετά από μερικές δεκαετίες ή αιώνες, για παράδειγμα, όταν κόβονται τα δέντρα ή πεθάνει.
- Διοξείδιο του άνθρακα: Ο άνθρακας που υπάρχει στον αέρα στην αέρια μορφή του, CO2, βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας της γης. Χωρίς αυτή τη ζωή όπως υπάρχει δεν θα ήταν δυνατή στη γη. Υπάρχει μια συνεχής προσθήκη και πρόσληψη από αυτή τη δεξαμενή άνθρακα.
Αφαίρεση άνθρακα σε ροές
Οι ποσότητες άνθρακα που μετακινούνται κάθε χρόνο εμφανίζονται ως PgC ανά έτος στο διάγραμμα. Το CO2 απομακρύνεται από τον αέρα και σταθεροποιείται με γρήγορες καθημερινές διαδικασίες. Ο σχηματισμός οργανικής ύλης και οι καταβόθρες άνθρακα είναι πιο αργοί και απαιτούν χρόνο.
- Φωτοσύνθεση - Τα πράσινα φυτά χρησιμοποιούν CO2, μαζί με νερό και ενέργεια από τον ήλιο σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση για να σχηματίσουν απλά σάκχαρα και στη συνέχεια τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται τα φυτά.
- Απορρόφηση ωκεανών - Το ατμοσφαιρικό CO2 λαμβάνεται και χρησιμοποιείται για φωτοσύνθεση επίσης στους ωκεανούς. Εδώ τα φυτοπλαγκτόν είναι τα ισοδύναμα των φυτών, από τα οποία εξαρτάται όλη η ζωή στους ωκεανούς. Επιπλέον, το CO2 διαλυμένο στο νερό μετατρέπεται σε ανθρακικό ασβέστιο και χρησιμοποιείται σε κοχύλια και σκελετούς θαλάσσιων ζώων.
- Τροφική αλυσίδα - Όταν τα φυτοφάγα τρώνε φυτά, ή τα σαρκοφάγα και τα παμφάγα ζώα τρώνε άλλα ζώα, αυτός ο άνθρακας περνά κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας για να βοηθήσει τα ζώα να αναπτυχθούν, να ζουν και να πολλαπλασιάζονται.
- Προσθήκη οργανικής ύλης και απορριμμάτων - Όταν τα φυτά και τα ζώα πεθαίνουν, αποσυντίθενται από μικρόβια για να σχηματίσουν χούμο ή οργανική ύλη που γίνεται μέρος του εδάφους. Απορρίμματα που σχηματίζονται κάθε χρόνο όταν τα δέντρα ρίχνουν κλαδιά και φύλλα και ανακυκλώνουν συνεχώς τον άνθρακα στο έδαφος. Χρησιμοποιείται εν μέρει για την ανάπτυξη των φυτών και διατηρεί τον άνθρακα στην κυκλοφορία, ενώ ο υπόλοιπος σχηματίζει άνθρακα του εδάφους.
Σχηματισμός δεξαμενών άνθρακα
Οι ποσότητες CO2 που χρησιμοποιούνται και το χρονικό διάστημα που παραμένουν αποθηκευμένα ως σταθερός άνθρακας ποικίλλει ανάλογα με τους διαφορετικούς οργανισμούς και διαδικασίες.
- Δεδομένου ότι τα δέντρα είναι μακρόβια και συσσωρεύουν άνθρακα στο στέλεχος, τα φύλλα και τις ρίζες τους, λειτουργούν ως καταβόθρες άνθρακα.
- Τα εδάφη συσσωρεύουν άνθρακα ως οργανική ύλη και νεκρές ρίζες που παραμένουν στο έδαφος πολύ καιρό μετά το θάνατο ενός φυτού ή ενός δέντρου. Υπάρχουν τεράστιες ποσότητες βιομάζας με τη μορφή των αναπτυσσόμενων ζωντανών ριζών δέντρων και λιβαδιών στο έδαφος. Τα εδάφη σχηματίζουν μια άλλη σημαντική δεξαμενή άνθρακα.
- Μερικά κοχύλια και σκελετοί θαλάσσιων ζώων συσσωρεύονται στον πυθμένα των ωκεανών για να παράγουν ασβεστόλιθο.
Οι νεροχύτες άνθρακα είναι μια σημαντική ροή ή διαδικασία που τελικά καταλήγει σε δεξαμενές άνθρακα. Βραχυπρόθεσμα παράγουν επίγειες δεξαμενές άνθρακα και μακροπρόθεσμα ορυκτά καύσιμα και πετρώματα.
Land to Ocean Flow
Όταν τα ποτάμια ρέουν στους ωκεανούς μεταφέρουν μαζί τους ιζήματα πλούσια σε οργανική ουσία. Τα έλη και οι παλιρροϊκές πλημμύρες μεταφέρουν επίσης άνθρακα με τη μορφή οργανικής ύλης στους ωκεανούς κάθε χρόνο.
Φυσική απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα
Στον φυσικό κύκλο του άνθρακα, ο άνθρακας απελευθερώνεται πίσω στην ατμόσφαιρα κυρίως μέσω της αναπνοής και της αποσύνθεσης.
- Αναπνοή φυτών - Τα περισσότερα από τα μικρόβια, τα φυτά και τα ζώα που ζούν στη στεριά αναπνέουν. Εισπνέουν οξυγόνο και εκπνέουν CO2, διασπώντας τα τρόφιμα που έχουν φάει. Αυτός είναι ένας από τους πιο σύντομους κύκλους του άνθρακα.
- Αποσύνθεση του εδάφους και αναπνοή - Όλη η αποσυντιθέμενη ύλη στο έδαφος δεν μετατρέπεται σε οργανική ύλη. Μέρος του άνθρακα απελευθερώνεται απευθείας στον αέρα ως CO2. Τα μικρόβια και οι μικρές αμίνες που ζουν στο έδαφος απελευθερώνουν επίσης CO2 κάθε μέρα όταν αναπνέουν.
- Απώλεια ωκεανών - Η αναπνοή και η αποσύνθεση των θαλάσσιων φυτών και ζώων απελευθερώνουν επίσης CO2 στη δεξαμενή άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
- Ηφαίστεια - Μια μικρή ποσότητα άνθρακα απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από ηφαιστειακή δραστηριότητα.
Ανθρώπινες δραστηριότητες που απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα
Εκτός από τις φυσικές ροές, υπάρχουν πολλές ανθρώπινες δραστηριότητες που απελευθερώνουν σταθερό άνθρακα πίσω στην ατμόσφαιρα ως CO2.
- Η καύση ορυκτών καυσίμων- Η καύση άνθρακα καταβυθίζει ξύλο, άνθρακα, φυσικό αέριο, βενζίνη για ηλεκτρική ενέργεια, θέρμανση, μαγείρεμα ή μεταφορά είναι ένας από τους κύριους τρόπους απελευθέρωσης άνθρακα πίσω στον αέρα. Πολλά από τα ορυκτά καύσιμα χρησιμοποιούνται επίσης για βιομηχανικούς σκοπούς και προσθέτουν περαιτέρω CO2 στην ατμόσφαιρα.
- Αλλαγές χρήσης γης - Η αποψίλωση των δασών, η απομάκρυνση των λιβαδιών για τη δημιουργία οικισμών, οι φάρμες που αντικαθιστούν τη φυσική ανάπτυξη και η χρήση μηχανημάτων που οδηγεί σε εκπομπές, έχουν μακροπρόθεσμες συνέπειες. Οδηγεί στην προσθήκη CO2 στην ατμοσφαιρική δεξαμενή άνθρακα.
Διαφορετικές προοπτικές από πρόσθετα διαγράμματα
Υπάρχουν πολλοί τύποι διαγραμμάτων κύκλου άνθρακα και παρέχουν διαφορετικές πληροφορίες για αυτόν τον ζωτικό κύκλο.
- Απλός κύκλος: Το διάγραμμα του BBC απεικονίζει έναν απλό κύκλο άνθρακα. Έτσι έμοιαζε ο κύκλος του άνθρακα στην προβιομηχανική εποχή, μέχρι πριν από 150 χρόνια, όταν οι ποσότητες της κίνησης του άνθρακα δεν αποτελούσαν πρόβλημα.
- Κλιματική αλλαγή: Ο κύκλος άνθρακα από το Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι είναι μια εικονογραφική ανάλυση του πώς οι σύγχρονες ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αλλάξει τη λεπτή ισορροπία στον κύκλο του άνθρακα.
- Χημικές διεργασίες: Ο κύκλος άνθρακα της Britannica εστιάζει στις διάφορες χημικές αντιδράσεις που επηρεάζουν τις ροές και τις δεξαμενές άνθρακα και όχι τις ποσότητες ανακύκλωσης άνθρακα. Αυτός ο κύκλος είναι ενδιαφέρον για άτομα που θέλουν να μάθουν τις διαφορετικές μορφές με τις οποίες υπάρχει άνθρακας και πώς αλλάζει.
Χρήση του κύκλου άνθρακα
Υπάρχει 30% αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα, λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων τα τελευταία 150 χρόνια. Δεδομένου ότι το CO2 στον αέρα προκαλεί θέρμανση, η προσθήκη περισσότερου CO2 στην ατμόσφαιρα αυξάνει επίσης το θερμαντικό του αποτέλεσμα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την υπερθέρμανση του πλανήτη και την κλιματική αλλαγή. Η κατανόηση του κύκλου του άνθρακα και του πώς και πού τον αλλάζουν οι ανθρώπινες δραστηριότητες, μπορεί να βοηθήσει στην εύρεση αποτελεσματικών τρόπων και μεθόδων για την αντιμετώπιση του προβλήματος της κλιματικής αλλαγής.
