Vsi elementi na zemlji, vključno z ogljikom, se gibljejo v ciklih kot del zaprtega sistema. Ni izgube ali vnosa ogljika iz vesolja. Diagram ogljikovega cikla prikazuje različne korake pri recikliranju ogljika v 21. stoletju.
Diagram
Globalni ogljikov diagram Univerze v New Hamsphiru prikazuje bazene in tokove, ki sestavljajo ogljikov cikel. Bazeni ogljika dolgo časa hranijo velike količine ogljika in so v modri barvi. Tokovi so procesi, ki premikajo ogljik iz enega bazena v drugega in so označeni z rdečo barvo. Tokovi imajo dva dela: enega, ki odstranjuje ogljik iz zraka, in enega, ki sprošča vezani ogljik nazaj kot CO2 v ozračje.
Carbon Pools
Količina ogljika v bazenih je omenjena v petagramu ogljika (PgC). En Pg je enak eni milijardi ton in se imenuje tudi gigaton (Gt).
- Kamnine:Večina ogljika je zaklenjena kot sedimentne kamnine.
- Oceansko dno: Drugi največji bazen ogljika je pod oceani v obliki ogljikovega dioksida (CO2), raztopljenega v vodi.
- Fosilna goriva: Tretja največja zaloga ogljika so fosilna goriva, kot so premog, lignit, zemeljski plin in nafta, ki nastajajo iz ostankov kopenskih in morskih rastlin in živali pod posebno temperaturo in pritiskom.
- Površje oceana: Ogljik se za kratek čas shrani v površinski vodi kot CO2, raztopljen v vodi ali v telesih živih morskih rastlin in živali.
- Kopenski bazeni: ves ogljik, ki se kopiči v drevesih in tleh, tvori še en kratkoročni bazen in se sprosti po nekaj desetletjih ali stoletjih, na primer, ko se posekajo drevesa ali umri.
- Ogljikov dioksid: Ogljik, prisoten v zraku v plinasti obliki, CO2, pomaga ohranjati zemljo toplo. Brez tega življenja, kakršno obstaja, na zemlji ne bi bilo mogoče. Ta zaloga ogljika se nenehno dodaja in črpa.
Odstranjevanje ogljika v fluksih
Količine ogljika, ki se premaknejo vsako leto, so v diagramu prikazane kot PgC na leto. CO2 se odstrani iz zraka in fiksira s hitrimi vsakodnevnimi postopki. Nastajanje organske snovi in ponori ogljika so počasnejši in zahtevajo čas.
- Fotosinteza - Zelene rastline uporabljajo CO2 skupaj z vodo in energijo sonca v procesu, imenovanem fotosinteza, da tvorijo enostavne sladkorje in nato hranila, ki jih potrebujejo rastline.
- Vsrkavanje v oceane - Atmosferski CO2 se absorbira in uporablja za fotosintezo tudi v oceanih. Tu so fitoplanktoni enakovredni rastlinam, od katerih je odvisno vse življenje v oceanih. Poleg tega se CO2, raztopljen v vodi, pretvori v kalcijev karbonat in se uporabi v školjkah in okostjih morskih živali.
- Prehranjevalna veriga - Ko rastlinojedci jedo rastline ali ko mesojede in vsejede jedo druge živali, se ta ogljik prenaša po prehranjevalni verigi, da pomaga živalim pri rasti, življenju in razmnoževanju.
- Dodajanje organske snovi in stelje - Ko rastline in živali umrejo, jih razgradijo mikrobi, da nastane humus ali organska snov, ki postane del zemlje. Odpadki, ki nastanejo vsako leto, ko drevesa odvržejo vejice in liste, ter nenehno reciklirajo ogljik v tla. To se delno porabi za rast rastlin in ohranja kroženje ogljika, medtem ko preostanek tvori ogljik v tleh.
Nastanek ogljičnih bazenov
Količine uporabljenega CO2 in čas, v katerem ostanejo shranjeni kot fiksirani ogljik, se razlikujejo glede na različne organizme in procese.
- Ker so drevesa dolgoživa in kopičijo ogljik v svojem steblu, listih in koreninah, delujejo kot ponori ogljika.
- Tla kopičijo ogljik kot organsko snov in odmrle korenine, ki ostanejo v tleh še dolgo potem, ko rastlina ali drevo odmre; v tleh so ogromne količine biomase v obliki rastočih živih korenin dreves in travnikov. Tla so še en pomemben ponor ogljika.
- Nekatere školjke in okostja morskih živali se kopičijo na dnu oceanov, da proizvedejo apnenec.
Ponori ogljika so pomemben tok ali proces, ki sčasoma povzroči kopičenje ogljika. Kratkoročno proizvajajo kopenske zaloge ogljika, dolgoročno pa fosilna goriva in kamenje.
Tok od kopnega do oceana
Ko se reke izlivajo v oceane, s seboj nosijo usedline, bogate z organskimi snovmi. Močvirja in poplave s plimovanjem prav tako vsako leto prenašajo ogljik v obliki organske snovi v oceane.
Naravno sproščanje ogljikovega dioksida
V naravnem ciklu ogljika se ogljik sprosti nazaj v ozračje predvsem z dihanjem in razgradnjo.
- Dihanje rastlin - Večina živih bitij mikrobov, rastlin in živali na kopnem diha. Z razgradnjo hrane, ki so jo zaužili, vdihnejo kisik in izdihnejo CO2. To je eden najkrajših ciklov ogljika.
- Razgradnja in dihanje tal - Vsa razpadajoča snov na kopnem se ne pretvori v organsko snov. Nekaj ogljika se sprosti neposredno v zrak kot CO2. Tudi mikrobi in drobni aminali, ki živijo v prsti, sproščajo CO2 vsak dan, ko dihajo.
- Izguba oceana - Dihanje in propadanje morskih rastlin in živali prav tako sproščata CO2 v zalogo ogljika v ozračju.
- Vulkani - Majhna količina ogljika se sprosti v ozračje zaradi vulkanske dejavnosti.
Človeške dejavnosti sproščajo ogljikov dioksid
Poleg naravnih tokov obstajajo številne človeške dejavnosti, ki sproščajo vezani ogljik nazaj v ozračje kot CO2.
- Sežiganje fosilnih goriv- Zgorevanje ogljika potopi les, premog, zemeljski plin, bencin za elektriko, ogrevanje, kuhanje ali transport je eden glavnih načinov sproščanja ogljika nazaj v zrak. Številna fosilna goriva se uporabljajo tudi v industrijske namene in dodajajo CO2 v ozračje.
- Spremembe rabe zemljišč - Krčenje gozdov, krčenje travišč za ustvarjanje naselij, kmetije, ki nadomeščajo naravno rast, in uporaba strojev, ki povzroča emisije, imajo dolgoročne posledice. Vodi k dodajanju CO2 v atmosferski bazen ogljika.
Različne perspektive iz dodatnih diagramov
Obstaja veliko vrst diagramov ogljikovega cikla in nudijo različne informacije o tem vitalnem ciklu.
- Enostaven cikel: BBC-jev diagram prikazuje preprost ogljikov cikel. Tako je izgledal cikel ogljika v predindustrijskih časih, do pred 150 leti, ko količina gibanja ogljika ni bila problem.
- Podnebne spremembe: Ogljikov cikel Univerze v Calgaryju je slikovita analiza tega, kako so sodobne človeške dejavnosti spremenile občutljivo ravnovesje v ogljikovem ciklu.
- Kemični procesi: Ogljikov cikel Britannice se osredotoča na različne kemične reakcije, ki vplivajo na tokove in zbiranja ogljika, in ne na količine recikliranega ogljika. Ta cikel je zanimiv za ljudi, ki želijo vedeti, v kakšnih različnih oblikah ogljik obstaja in kako se spreminja.
Uporaba ogljikovega cikla
Zaradi človeških dejavnosti v zadnjih 150 letih se je CO2 v ozračju povečal za 30 %. Ker CO2 v zraku povzroča segrevanje, dodajanje več CO2 v ozračje prav tako poveča njegov učinek segrevanja. To je povzročilo globalno segrevanje in podnebne spremembe. Razumevanje cikla ogljika ter tega, kako in kje ga človeške dejavnosti spreminjajo, lahko pomaga pri iskanju učinkovitih načinov in metod za reševanje problema podnebnih sprememb.
