Visi elementi uz Zemes, tostarp ogleklis, pārvietojas ciklos, kā daļa no slēgtas sistēmas. Nav oglekļa zudumu vai ievades no kosmosa. Oglekļa cikla diagramma parāda dažādus oglekļa pārstrādes posmus 21. gadsimtā.
Diagramma
Ņūhamšīras Universitātes globālajā oglekļa diagrammā ir attēloti baseini un plūsmas, kas veido oglekļa ciklu. Oglekļa baseini ilgu laiku uzglabā lielu daudzumu oglekļa un ir zilā krāsā. Plūsmas ir procesi, kas pārvieto oglekli no viena baseina uz nākamo un ir sarkanā krāsā. Plūsmām ir divas daļas: viena, kas noņem oglekli no gaisa, un otra, kas fiksēto oglekli izdala atpakaļ atmosfērā kā CO2.
Oglekļa baseini
Oglekļa daudzums, ko uzglabā baseini, ir minēts oglekļa petagrammā (PgC). Viens Pg ir vienāds ar vienu miljardu tonnu, un to sauc arī par Gigatons (Gt).
- Ieži:Lielākā daļa oglekļa ir bloķēta kā nogulumieži.
- Okeāna dibens: Otrais lielākais oglekļa baseins atrodas zem okeāniem ūdenī izšķīdināta oglekļa dioksīda (CO2) veidā.
- Fosilais kurināmais: Trešais lielākais oglekļa krājums ir fosilais kurināmais, piemēram, ogles, brūnogles, dabasgāze un nafta, kas veidojas no sauszemes un jūras augu atliekām un dzīvnieki īpašā temperatūrā un spiedienā.
- Okeāna virsma: Ogleklis virszemes ūdeņos uz īsu brīdi tiek uzglabāts kā CO2, kas izšķīdis ūdenī vai dzīvo jūras augu un dzīvnieku ķermeņos.
- Sauszemes baseini: viss ogleklis, kas uzkrājas kokos un augsnēs, veido vēl vienu īslaicīgu baseinu un izdalās pēc dažām desmitgadēm vai gadsimtiem, piemēram, kad tiek nozāģēti koki. vai mirt.
- Oglekļa dioksīds: Ogleklis, kas atrodas gaisā gāzveida formā, CO2, palīdz uzturēt zemi siltu. Bez šīs dzīvība, kāda tā pastāv, nebūtu iespējama uz zemes. Šis oglekļa krājums pastāvīgi tiek papildināts un uzņemts.
Oglekļa noņemšana kušņos
Oglekļa daudzums, kas tiek pārvietots katru gadu, diagrammā ir parādīts kā PgC gadā. CO2 tiek izvadīts no gaisa un tiek fiksēts ar ātriem ikdienas procesiem. Organisko vielu un oglekļa piesaistītāju veidošanās notiek lēnāk un prasa laiku.
- Fotosintēze - Zaļie augi izmanto CO2, kā arī ūdeni un saules enerģiju procesā, ko sauc par fotosintēzi, veidojot vienkāršus cukurus un pēc tam augiem nepieciešamās barības vielas.
- Okeānu uzņemšana - Atmosfēras CO2 tiek uzņemts un izmantots fotosintēzei arī okeānos. Šeit fitoplanktons ir līdzvērtīgi augiem, no kuriem ir atkarīga visa dzīve okeānos. Turklāt ūdenī izšķīdinātais CO2 tiek pārvērsts kalcija karbonātā un tiek izmantots jūras dzīvnieku čaulās un skeletos.
- Pārtikas ķēde - kad zālēdāji ēd augus vai plēsēji un visēdāji ēd citus dzīvniekus, šis ogleklis tiek nodots pa barības ķēdi, lai palīdzētu dzīvniekiem augt, dzīvot un vairoties.
- Organisko vielu un pakaišu pievienošana - Kad augi un dzīvnieki mirst, mikrobi tos sadala, veidojot humusu vai organisko vielu, kas kļūst par daļu no augsnes. Pakaiši, kas veidojas katru gadu, kad koki met zarus un lapas, un pastāvīgi pārstrādā oglekli augsnē. To daļēji izmanto augu augšanai un nodrošina oglekļa cirkulāciju, bet pārējais veido augsnes oglekli.
Oglekļa baseinu veidošana
Izmantotais CO2 daudzums un laiks, cik ilgi tie tiek uzglabāti kā fiksēts ogleklis, atšķiras atkarībā no dažādiem organismiem un procesiem.
- Tā kā koki ir ilgmūžīgi un uzkrāj oglekli savā stumbrā, lapās un saknēs, tie darbojas kā oglekļa piesaistītāji.
- Augsnē uzkrājas ogleklis kā organiska viela un atmirušās saknes, kas paliek augsnē ilgi pēc auga vai koka nāves; augsnē ir milzīgs daudzums biomasas augošu koku un zālāju dzīvu sakņu veidā. Augsnes veido vēl vienu svarīgu oglekļa piesaistītāju.
- Daži jūras dzīvnieku čaumalas un skeleti uzkrājas okeānu dzelmē, veidojot kaļķakmeni.
Oglekļa izlietnes ir svarīga plūsma vai process, kas galu galā rada oglekļa uzkrāšanos. Īstermiņā tie ražo sauszemes oglekļa baseinus un ilgtermiņā fosilo kurināmo un akmeņus.
Zeme uz okeāna plūsmu
Kad upes ieplūst okeānos, tās nes sev līdzi nogulumus, kas bagāti ar organiskām vielām. Purvi un plūdmaiņu plūdi arī katru gadu pārvieto oglekli organisko vielu veidā okeānos.
Dabīga oglekļa dioksīda izdalīšanās
Dabiskajā oglekļa ciklā ogleklis tiek izvadīts atpakaļ atmosfērā galvenokārt elpošanas un sadalīšanās rezultātā.
- Augu elpošana - Lielākā daļa dzīvo būtņu mikrobu, augu un dzīvnieku uz sauszemes elpo. Viņi ieelpo skābekli un izelpo CO2, sadalot ēsto pārtiku. Šis ir viens no īsākajiem oglekļa cikliem.
- Augsnes sadalīšanās un elpošana - Visa trūdošā viela uz zemes netiek pārvērsta organiskās vielās. Daļa oglekļa tiek izvadīta tieši gaisā kā CO2. Arī augsnē dzīvojošie mikrobi un mazie aminali katru dienu elpojot izdala CO2.
- Okeāna zudums - Jūras augu un dzīvnieku elpošana un sabrukšana arī izdala CO2 atmosfērā esošā oglekļa baseinā.
- Vulkāni - Vulkāniskās aktivitātes rezultātā atmosfērā izdalās neliels daudzums oglekļa.
Cilvēku darbības, kas izdala oglekļa dioksīdu
Papildus dabiskajām plūsmām ir arī daudzas cilvēka darbības, kas atmosfērā izdala fiksēto oglekli kā CO2.
- Fsilā kurināmā dedzināšana- Oglekļa absorbcijas koksnes, ogļu, dabasgāzes, benzīna sadedzināšana elektrībai, apkurei, ēdiena gatavošanai vai transportam ir viens no galvenajiem oglekļa izdalīšanās veidiem atpakaļ gaisā. Daudzus no fosilā kurināmā izmanto arī rūpnieciskiem mērķiem un vēl vairāk pievieno atmosfērā CO2.
- Zemes izmantojuma izmaiņas - mežu izciršanai, zālāju attīrīšanai, lai izveidotu apmetnes, saimniecībām, kas aizstāj dabisko augšanu, un mašīnu izmantošanai, kas rada emisijas, ir ilgtermiņa sekas. Tas noved pie CO2 pievienošanas atmosfēras oglekļa baseinam.
Dažādas perspektīvas no papildu diagrammām
Ir daudz veidu oglekļa cikla diagrammas, un tās sniedz dažādu informāciju par šo svarīgo ciklu.
- Vienkāršs cikls: BBC diagramma attēlo vienkāršu oglekļa ciklu. Šādi izskatījās oglekļa cikls pirmsindustriālajos laikos, līdz pirms 150 gadiem, kad oglekļa pārvietošanās apjoms nebija problēma.
- Klimata pārmaiņas: Kalgari Universitātes oglekļa cikls ir attēla analīze par to, kā mūsdienu cilvēka darbības ir mainījušas trauslo oglekļa cikla līdzsvaru.
- Ķīmiskie procesi: Britannica oglekļa cikls koncentrējas uz dažādām ķīmiskām reakcijām, kas ietekmē oglekļa plūsmas un uzkrāšanos, nevis uz oglekļa otrreizējās pārstrādes daudzumu. Šis cikls ir interesants cilvēkiem, kuri vēlas uzzināt dažādas oglekļa formas un kā tas mainās.
Oglekļa cikla izmantošana
Pēdējo 150 gadu laikā cilvēka darbības dēļ atmosfērā CO2 līmenis ir palielinājies par 30%. Tā kā CO2 gaisā izraisa sasilšanu, vairāk CO2 pievienošana atmosfērā arī palielina tās sasilšanas efektu. Tas ir izraisījis globālo sasilšanu un klimata pārmaiņas. Izpratne par oglekļa ciklu un to, kā un kur cilvēka darbības to maina, var palīdzēt atrast efektīvus veidus un metodes, kā risināt klimata pārmaiņu problēmu.
