پرش به محتوا

چرخه کربن: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
[نسخهٔ بررسی‌نشده][نسخهٔ بررسی‌نشده]
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
خط ۲۱۸: خط ۲۱۸:
|عنوان= Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model
|عنوان= Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model
|نشانی= http://www.nature.com/nature/journal/v408/n6809/abs/408184a0.html
|نشانی= http://www.nature.com/nature/journal/v408/n6809/abs/408184a0.html
|بازبینی= {{subst:#time:xij xiF xiY}}
|بازبینی= ۲۹ دسامبر ۲۰۱۲
|اثر= Nature
|اثر= Nature
|تاریخ= ۹ نوامبر ۲۰۰۰
|تاریخ= ۹ نوامبر ۲۰۰۰
خط ۲۲۹: خط ۲۲۹:
|عنوان= Carbon Cycle Science
|عنوان= Carbon Cycle Science
|نشانی= http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/carbon/
|نشانی= http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/carbon/
|بازبینی= {{subst:#time:xij xiF xiY}}
|بازبینی= ۲۹ دسامبر ۲۰۱۲
|اثر= Earth System Research Laboratory (آزمایشگاه تحقیقات سیستم زمین)
|اثر= Earth System Research Laboratory (آزمایشگاه تحقیقات سیستم زمین)
|ترجمه عنوان= طرز کار چرخهٔ کربن و فعالیت‌های آن
|ترجمه عنوان= طرز کار چرخهٔ کربن و فعالیت‌های آن
|کد زبان= انگلیسی
|کد زبان= انگلیسی
}}</ref>
<ref name=NatureJCC>{{یادکرد ژورنال
| نام خانوادگی =Frank
| نام =David C.
| پیوند نویسنده =http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100127134721.htm
| نام خانوادگی۲ =Esper
| نام۲ =Jan
| پیوند نویسنده۲ =http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100127134721.htm
| تاریخ =۲۸ ژانویهٔ ۲۰۱۰
| عنوان =Ensemble reconstruction constraints on the global carbon cycle sensitivity to climate
| ترجمه عنوان = ارتباط چرخهٔ کربن با گرمایش چهانی و پیامدهای آن
| ژورنال = Nature (طبیعت)
| سال = ۲۰۱۰
| شماره = ۴۶۳
| سری = ۷۲۸۰
| زبان = انگلیسی
| doi = 10.1038/nature08769
| تاریخ بازبینی =۲۹ دسامبر ۲۰۱۲
| پیوند =http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100127134721.htm
}}</ref>
}}</ref>
}}
}}

نسخهٔ ‏۲۹ دسامبر ۲۰۱۲، ساعت ۲۰:۰۸

این نمودار چرخهٔ کربن سریع، حرکت کربن بین زمین، جو و اقیانوس‌ها را در میلیارد تن کربن در هر سال نشان می‌دهد. اعداد زرد شارهای طبیعی، و اعداد سرخ فعالیت‌های انسان در میلیارد تن کربن در هر سال و اعداد سفید کربن ذخیره‌شده را نشان می‌دهند.

چرخهٔ کربن (به انگلیسی: Carbon Cycle) به فرایند مداوم ترکیب و آزادسازی کربن و اکسیژن در میان زیست‌کره[پ ۱]، خاک‌سپهر[پ ۲]، خاک‌کره[پ ۳]، آب‌کره[پ ۴] و جو زمین[پ ۵] اطلاق می‌شود که در آن انرژی و حرارت ذخیره و دفع می‌گردد؛ همراه با چرخهٔ نیتروژن و چرخهٔ آب، چرخهٔ کربن نیز شامل دنباله‌ای از رویدادها است که باعث برقراری زندگی روی زمین می‌شود. آگاهی از عملکرد چرخهٔ کربن و فرآیندهای فرعی‌اش دخالت انسان در آب و هوا را ممکن ساخته و از این‌رو برای اندازه‌گیری تأثیر آنها بر گرمایش جهانی و یافتن پاسخی مناسب امری کلیدی به‌شمار می‌رود.

چرخهٔ کربن سریع از آنجا که به فعالیت ارگانیک‌های زنده وابسته است با تغییر فصل نوسان می‌کند. اوج کاهش ذخایر کربنی این چرخه در اواسط تابستان اندازه‌گیری شده‌است. با آغاز زمستان و اتمام پاییز تمام منابع کربنی ذخیره‌شده در ارگانیک‌های زنده و بخصوص گیاهی مرده، تجزیه می‌شوند و دوباره به جو زمین باز می‌گردند.[۱] چرخهٔ کربن در ابتدا توسط جوزف پریستلی شیمیدان انگلیسی و آنتوان لاووازیه دانشمند فرانسوی کشف شد و توسط هامفری دیوی به عموم شناسانده شد.

از آغاز انقلاب صنعتی تاکنون، فعالیت‌های انسان چرخهٔ کربن را به طور مستقیم با اضافه‌کردن کربن به جو زمین تغییر بسیاری داده‌است.[۲] استفاده از سوخت‌های سنگواره‌ای، جنگل‌زدایی، تغییر پوشش زمین، آلودگی هوا و خسارت‌های گیاهی جزئی از این تغییرات هستند که تأثیر زیادی روی این چرخه گذاشته‌اند. غلظت دی‌اکسید کربن (CO2) در جو زمین از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۹ به طور سالانه ۲ پی‌پی‌ام در حال افزایش بود[۳] و تا تاریخ اکتبر ۲۰۱۲ به ۳۹۱ پی‌پی‌ام رسیده است.[۴][۵] با توجه به نمودارهای سنجش، این غلظت پیش از انقلاب صنعتی کمتر از ۲۸۰ پی‌پی‌ام بود.[۶] سازمان جهانی دیده‌بان جو[پ ۶] بابت همین نگرانی‌ها به منظور کنترل جو زمین در سال ۱۹۶۰ میلادی به هدف اصلی «مشاهدهٔ جامع و مطمئن ترکیبات شیمیایی و خصوصیات فیزیکی جو زمین در مقیاس‌های جهانی و منطقه‌ای» به‌وجود آمد و توسط سازمان جهانی هواشناسی و سازمان ملل متحد برنامه‌ریزی و پشتیبانی می‌شود.[۷] دی‌اکسید کربن در فتوسنتز مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیز یک گاز گلخانه‌ای برجسته است. با وجود غلظت نسبتاً کوچکش نسبت به دیگر گازها در اتمسفر بخش مهمی از جو زمین است که اشعه مادون قرمز را در طول موج ۴.۲۶ میکرومتر و ۱۴.۹۹ میکرومتر جذب و ساطع می کند، در نتیجه نقش مهمی در اثر گلخانه‌ای دارد.[۸] سطح فعلی این گاز در اتمسفر بالاتر از هر سطح دیگری در طول تاریخ نسبت به ۸۰۰ هزارسال گذشته[۹] و یا احتمالاً حتی ۲۰ میلیون سال گذشته[۱۰] رسیده‌است.

ارتباط با آب‌وهوای جهان

«سامانهٔ» زمین به عنوان یک سامانهٔ بسته در نظر گرفته می‌شود از این‌رو تأمین کربن توسط روش‌هایی چون شهاب سنگ‌ها و یا فرایندهای شیمیایی هسته‌ای از طریق پرواز فضایی مورد توجه قرار نمی‌گیرد. در سطح کلان از این سامانه تمامی محتوای کربن ثابت است و هر یک از چهار زیرسامانه مشخصه‌های گوناگونی با توجه به ظرفیت ذخیره سازی، مدت‌زمان، جریان ورودی و جریان خروجی را دارا می‌باشند.[۱۱] مولکول‌های مبتنی بر کربن جزئی اصلی از ترکیبات بیولوژیکی محسوب می‌شوند و برای زندگی روی زمین بسیار مهم هستند. کربن همچنین یکی از اجزاء مهم بسیاری از مواد معدنی است و در اشکال مختلف در جو وجود دارد. دی اکسید کربن تا حدی مسئول اثر گلخانه‌ای و گاز گلخانه‌ای نیز می‌باشد.[۲][۱۲]

فعالیت‌های انسانی در دو قرن گذشته به طور جدی باعث تغییر چرخهٔ جهانی کربن، به ویژه در جو گردیده‌است. اگرچه سطح دی‌اکسید کربن به طور طبیعی در طول چند هزار سال گذشته تغییر کرده‌است اما فعالیت‌های انسان برای تولید گازهای گلخانه‌ای و دی‌اکسید کربن در اتمسفر بیش از نوسانات طبیعی است.[۲] تغییرات در میزان کربن دی‌اکسید موجود در اتمسفر به طور قابل ملاحظه‌ای باعث تغییر الگوهای آب‌وهوایی و به طور غیر مستقیم اقیانوس‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. سطح کنونی دی اکسید کربن در جو، از اندازه‌گیری‌های ۴۲۰٫۰۰۰ سال پیش فراتر رفته‌است و این سطوح به سرعت در حال افزایش هستند[۱۳] که این امر نشان‌دهندهٔ اهمیت دانستن طرز کار چرخهٔ کربن و اثرات آن بر روی آب و هوای زمین است.

ذخیره‌سازی و مخازن اصلی

همچنین ببینید: چرخه متان و کربن دی‌اکسید در جو زمین‎
میزان کربن در مخازن بزرگ بر روی زمین[۲]
مخزن مقدار (گیگاتن)
اتمسفر ۷۲۰
اقیانوس‌ها ۳۸٫۴۰۰
غیر آلی ۳۷٫۴۰۰
آلی ۱٫۰۰۰
لایه سطحی ۶۷۰
لایه عمیق ۳۶٫۷۳۰
سنگ‌کره
کربنات رسوبی > ۶۰٫۰۰۰٫۰۰۰
کروژن ۱۵٫۰۰۰٫۰۰۰
زیست‌کره زمینی ۲٫۰۰۰
زیست‌توده‌های زنده ۶۰۰ - ۱٫۰۰۰
زیست‌توده‌های مرده ۱٫۲۰۰
زیست‌کره آبزیان ۱ - ۲
سوخت‌های فسیلی ۴٫۱۳۰
زغال سنگ ۳٫۵۱۰
روغن ۲۳۰
گاز ۱۴۰
دیگر (تورب) ۲۵۰

مقدار جهانی کربن حدود ۷۵ میلیون گیگاتن می‌باشد.[۱۱] چرخهٔ جهانی کربن در حال حاضر معمولاً به مخازن اصلی زیر تقسیم می‌شوند:

مبادلات کربن بین مخازن نتیجهٔ پروسه‌های مختلف شیمیایی، زمین‌شناسی، فیزیکی و بیولوژیکی می‌باشد. اقیانوس‌ها شامل بزرگترین منبع فعال کربن در نزدیکی سطح زمین هستند. جریان طبیعی کربن بین جو، اقیانوس‌ها و رسوبات به صورت متعادل است، به طوری که سطح کربن بدون دخالت‌های انسان نیز پایدار خواهد ماند.[۱۴]

جو زمین

مقالهٔ اصلی: چرخهٔ کربن در جو زمین

بنابه گزارشی در سال ۲۰۰۷ توسط IPCC، مقدار ۷۶۵ گیگاتن کربن در اتمسفر یافت می‌شود[۱۵] و این محتوا به طور سالانه حدود ۳ گیگاتن در حال افزایش است. در اتمسفر، کربن به صورت دی‌اکسید کربن و متان یافت می‌شود. هردوی این گازها جذبنده هستند و حرارت را در اتمسفر حفظ می‌کنند که تا حدی مسئول اثر گلخانه‌ای محسوب می‌شوند. انباشت میلیاردها تن از گاز دی‌اکسید کربن در اتمسفر مانند یک لایهٔ ضخیم، زمین را داغ‌تر می‌کند و ممکن است به مرور زمان به نابودی برخی از پدیده‌ها منجر شود.[۱] غلظت این گاز ۳۹۰ میلی‌گرم بر هر مترمکعب و مقدار آن چیزی در حدود ۸۰۰ گیگاتن می‌باشد البته این فقط چیزی در حدود ۰٫۰۰۱٪ از مقدار کلی کربن در جهان است.

مقدار دی‌اکسید کربن در اتمسفر به‌دلیل تغییرات در فتوسنتز و تنفس در طول شبانه‌روز متغیر است که متوسط مقدار کربن را در طول روز ۳۲۰ پی‌پی‌ام و در شب حدود ۵۰۰ پی‌پی‌ام برآورد کرده‌اند؛ البته این تغییر عملاً وابسته به نوع پوشش، میزان پوشش گیاهی و تراکم جانوری در منطقه است.[۱۶] اتمسفر و بیوسفر به عنوان ذخیره‌سازهای کوچک کربن محسوب می‌شوند؛ محتوای کربن موجود در اتمسفر به تغییر سرعت جریان، با حساسیت واکنش نشان می‌دهد. به دلیل فرآیندهای بیوشیمیایی، اتمسفر بالاترین سرعت‌جریان‌های کربن را دارد و در نتیجه جزئی از چرخه‌های کوتاه مدت محسوب می‌شود.[۱۷] غلظت گازهای گلخانه‌ای مبتنی بر کربن از زمان شروع عصر صنعتی به طور چشمگیری افزایش یافته است. این امر موجب مهم شدن اهمیت درک استفادهٔ کربن در اتمسفر گردیده است. دو گاز اصلی گلخانه‌ای کربن متان و دی‌اکسید کربن هستند. برخی دیگر از گازها و آلاینده‌های موجود در اتمسفر عبارتند از:

    غلظت مولار
در ppm 		زمان پایداری در اتمسفر افزایش
٪ در سال
کربن دی‌اکسید [پ ۷] ۳۹۰ ۵–۲۰۰ سال ۰٫۴
متان [پ ۸] ۱٫۷۵ ۱۲ سال ۱٫۵
کربن مونوکسید [پ ۹] ۰٫۰۵–۰٫۲ ۶۰–۱۸۰ روز  
هیدروکربن‌های کلروفلوئور[پ ۱۰] FCKW ۱۰−۳ ۷۰–۱۰۰ سال  
کربن تتراکلرید [پ ۱۱] ۱۰−۴  
هیدروکربن [پ ۱۲]      
دوده [پ ۱۳]      

مقدار کربن موجود در جو توسط منابع مختلف بین ۷۰۰ الی ۷۵۵ گیگاتن گزارش می‌شود. برخی از این مقادیر عبارتند از:

منبع [۱۸][۱۹][۲۰] [۲۱][۲۲] [۲۳] [۲۴] [۲۵]
مقدار گزارش‌شده ۷۰۰ گیگاتن ۷۲۰ گیگاتن ۷۳۵ گیگاتن ۷۵۰ گیگاتن ۷۵۵ گیگاتن

زیست‌کرهٔ زمینی

مقالهٔ اصلی: چرخه کربن در زیست‌کره زمینی
پرونده:Terrestrial biospheric carbon cycle.png
دیاگرام شماتیک از چرخهٔ کربن در زیست‌کرهٔ زمینی. کربن دی‌اکسید از اتمسفر از طریق تولید ناخالص اولیه[پ ۱۴] (GPP) حذف و تبدیل به کربن آلی تبدیل گردیده‌است. در حدود نیمی از GPP به طور مستقیم به جو بازمی‌گردد.[۱۴] واحدها به گیگاتن هستند.

زیست‌کرهٔ زمینی[پ ۱۵] شامل کربن آلی در تمام موجودات زندهٔ زمینی اعم از زنده و مرده، و کربن ذخیره شده در خاک می‌باشد. در حدود ۵۰۰ گیگاتن کربن در گیاهان و موجودات زندهٔ دیگر روی زمین ذخیره شده‌است[۱۴] و خاک دارای حدود ۱۵۰۰ گیگاتن کربن است.[۲۶] بیشتر کربن موجود در زیست‌کرهٔ زمینی، کربن آلی است، و حدود یک سوم از کربن ذخیره شده در خاک به اشکال معدنی مانند کلسیم کربنات ذخیره شده‌است.[۲۷] کربن آلی جزء اصلی تمام موجودات زندهٔ روی زمین است. اتوتروف‌ها آن را از هوا در شکل دی‌اکسید کربن استخراج کرده و آن را به کربن آلی تبدیل می‌کند، در حالی که هتروتروف‌ها برای تأمین انرژی و رفع نیازهای غذایی خود از مواد ساخته‌شده سایر موجوات زنده استفاده می‌کنند. مرگ گیاهان و حیوانات اعم از گوشت‌خوار و گیاه‌خوار باعث رهاسازی کربن در سطح زمین و اتمسفر می‌گردد، به همین دلیل حجم قابل توجه‌ای از کربن که حدود یک‌هزار تا صدهزار میلیون تن تخمین‌زده می‌شود، هر روز راهی را از برگ گیاهان آغاز می‌کند و بخشی از آن طی یک دوره چند ساله دوباره به جو زمین باز می‌گردد.[۱]

کربن در جهان و بر روی زمین یک عنصر نسبتاً نادر به حساب می‌آید، بنابراین توسعهٔ زندگی مبتنی بر کربن تنها در صورتی ممکن است که موجودات زنده تمام چرخه‌های جهانی کربن را استفاده کرده و دوباره چرخه‌ای بسته ایجاد کنند.

  • بیشترین عناصر در جهان: هیدروژن (۹۲٫۷٪) و هلیم (۷٫۲٪)، (کربن فقط ۰٫۰۰۸٪)
  • بیشترین عناصر در پوسته زمین: اکسیژن ۴۹٪، آهن ۱۹٪، سیلیکون ۱۴٪، منیزیم ۱۲٫۵٪ (در مقابل کربن فقط ۰٫۰۹۹٪)
  • بیشترین عناصر در بدن انسان: هیدروژن (۶۰٫۶٪)، اکسیژن (۲۵٫۷٪) و کربن (۱۰٫۷٪)

فرم‌های ذخیره‌سازی کربن در زیست‌کره توسط مواد آلی و کربنات دیگر (معمولاً کربنات کلسیم[پ ۱۶]) انجام می‌شود. استخوان‌بندی‌ها و اسکلت‌های خارجی از مواد آلی (کیتین در بندپایان (سخت‌پوستان، عنکبوتیان و حشرات)، اسکلت‌های خارجی از جنس کربنات در نرم‌تنان، روزن‌داران و هپتوفایتا[پ ۱۷] و اسکلت‌های داخلی از کربنات در مرجان‌ها در این میان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند.

اکوسیستم‌های زمینی حاوی حدود ۸۰۰ گیگاتن کربن، و دریایی حاوی ۳ گیگاتن در زیست‌کره هستند که معادل سهم ۰٫۰۰۱٪ از کل کربن جهانی است. بنابراین، بیوسفر نیز همانند اتمسفر به یکی از کوچکترین ذخیره‌سازهای کربن می‌پیوندد اما موتورهای چرخه‌های کوتاه مدت هستند.

سنگ‌کره

سنگ‌کره یا لیتوسفر با داشتن ۹۹٫۹۵٪ از کربن، به عنوان بزرگ‌ترین ذخیره‌کنندهٔ آن محسوب می‌شود. با این‌حال سرعت جریان آن کم است و از این رو بخشی از چرخه دراز مدت کربن محسوب می‌شود.[۲۸]

گازهای هیدرات تحت شرایط «عادی» به صورت گازهایی هستند که مولکول‌هایش با مولکول‌های ضعیف آب متصل هستند. ذخیره‌سازی مولکول‌های آب تحت شرایط خاصی رخ می‌دهد: محلول در آب، دمای پایین و فشار بالا. هیدرات به دست آمده عمدتاً جامد است. هیدرات متان برای چرخهٔ کربن بسیار مهم است، مولکول‌های متان توسط آن‌ها در حفره‌هایی از شبکه کریستال قرار دارند. این‌ها در رسوبات‌دریایی و پرمافراست یافت می‌شوند. متان موجود در متان‌هیدرات توسط تجزیه بی‌هوازی مواد آلی تولید می‌شوند. از اشباع آب با متان و در دماهای بالاتر از انجماد و در فشار بالا (از ۵۰۰ متر عمق در دریا) هیدرات متان تشکیل می‌شود. با تغییر در شرایط فشار و درجهٔ حرارت، می‌توانند مقادیر بیشتری از متان منتشر و آزاد شده و وارد اتمسفر شوند.[۲۹]

متان آزادشده از رسوبات می‌تواند تحت شرایطی در آب‌های بی‌اکسیژن (مناطقی در آب دریا یا آب شیرین که تهی از اکسیژن محلول هستند) توسط باستانیان مورد استفاده قرارگیرد: اسید استیک ساخته‌شده از متان در طول این جریان به شکل زیر تشکیل می‌شود.[۳۰]

این اسید استیک توسط باکتری دسولفوسارجینا[پ ۱۸] برای تولید انرژی در تنفس سولفاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

مصرف ۳۰۰ میلیون تن متان به صورت سالانه توسط این همزیستی تخمین زده می‌شود، که بیش از ۸۰٪ از متان تولید شده توسط باستانیان در رسوبات است. تحت شرایط اکسیژ می‌توان متان را به طور کامل با استفاده از باکتری‌های هوازی و اکسیژن به دی اکسید کربن و آب اکسیده کرد.

خاک‌سپهر

در خاک مقدار ۱۱۰۰-۱۶۰۰ پنتوگرم کربن یافت می‌شود. این مقدار دو برابر مقدار موجود در گیاهان زنده (۵۶۰ پنتوگرم) و موجود در جو (۷۵۰ پنتوگرم) می‌باشد.[۳۱]

آب‌کره و اقیانوس‌ها

مقالهٔ اصلی: چرخه کربن در آب‌کره
غلظت کربن معدنی (غیر آلی) در سطح دریا در ۱۹۹۰ میلادی

تمام آب‌ها، کلاهکهای یخی و یخچال‌های طبیعی به آب‌کره یا هیدروسفر تعلق می‌گیرند. آب‌کره شامل ۳۸٫۰۰۰ گیگاتن کربن در شکل دی‌اکسید کربن حل‌شده، بی‌کربنات و ین کربنات می‌باشد؛ البته این مقدار فقط ۰٫۰۴۵ درصد از کربن موجود در جهان است. دی‌اکسید کربن به دام افتاده در یخ در پروسهٔ سریع تبادل با اتمسفر شرکت ندارد. اقیانوس‌ها حاوی فعال‌ترین کربن در جهان هستند و حدود ۳۶.۰۰۰ گیگاتن کربن را بیشتر به شکل ین بی‌کربنات در خود جای‌داده‌اند.[۲] لایه‌های سطحی اقیانوس‌ها دارای مقادیر زیادی از کربن آلی محلول است که به سرعت با جو رد و بدل می‌شوند. غلظت لایه‌های کربن حل‌شده معدنی (دی‌آی‌سی[پ ۱۹]) در عمق حدود ۱۵ درصد بیشتر از لایه سطحی است.[۳۲] دی‌آی‌سی در لایه‌های عمیق در دوره‌های زمانی طولانی‌تری ذخیره می‌شود.[۱۴] کربن از طریق گردش دماشوری در بین این دو لایه رد و بدل می‌شود.

راه‌های ورود کربن به اقیانوس‌ها عمدتاً انحلال دی‌اکسید کربن موجود در جو و تبدیل‌شدن به کربنات و یا از طریق رودخانه‌ها به شکل کربن آلی محلول می‌باشد. کربن توسط موجودات زنده از طریق فتوسنتز به کربن آلی تبدیل می‌شود و می‌تواند در سراسر زنجیرهٔ مواد غذایی رد و بدل و یا در اعماق اقیانوس رسوب‌شده و به لایه‌های غنی کربن به عنوان کربنات کلسیم رسوب بپیوندد. در این لایه برای دوره‌های بلند مدّت باقی می‌ماند و در نهایت یا به عنوان رسوبات باقی‌می‌ماند و یا به آب‌های سطحی از طریق گردش دماشوری بازمی‌گردد. [۱۴]

جذب اقیانوسی کربن دی‌اکسید یکی از مهم‌ترین انواع سلب کربن برای محدود کردن افزایش دی اکسید کربن توسط انسان در جو است. با این حال، این فرایند توسط تعدادی از عوامل خاص محدود شده‌است. از آنجا که نرخ انحلال کربن دی‌اکسید در اقیانوس به فرسایش سنگها در اثر هوا وابسته است و این فرایند آهسته‌تر از نرخ فعلی انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط انسان طول می‌کشد، جذب کربن دی‌اکسید در اقیانوس در آینده کاهش می‌یابد.[۲] جذب کربن دی‌اکسید همچنین باعث اسیدی‌تر شدن آب می‌شود که بیوسیستم‌های اقیانوس را تحت تاثیر قرار می‌دهد. نرخ پیش‌بینی شدهٔ افزایش اسیدیتهٔ اقیانوسی ممکن است ته‌نشینی بیولوژیکی کلسیم کربنات را آهسته‌تر کند، که نتیجهٔ آن کاهش ظرفیت اقیانوس برای جذب دی‌اکسید کربن است.[۳۳][۳۴]

تأثیرات بشری

پرونده:Carbon cycle human perturbation.png
فعالیت‌های انسانی از آغاز انقلاب صنعتی تعادل چرخهٔ کربن طبیعی را تحت تأثیر قرارداده‌است. واحدها به گیگاتن هستند.

از آغاز انقلاب صنعتی تاکنون، فعالیت‌های انسانی چرخهٔ کربن را با تغییر توابع آن به طور مستقیم با اضافه کردن کربن به اتمسفر تغییرداده‌است.[۲] بزرگ‌ترین و مستقیم‌ترین نفوذ انسان در چرخهٔ کربن استفادهٔ مستقیم از سوخت‌های سنگواره‌ای است که کربن به صورت مستقیم از خاک کره به جو زمین انتقال می‌یابد. انسان‌ها همچنین چرخهٔ کربن را به طور غیرمستقیم با تغییر بیوسفر زمینی و اقیانوسی تحت تاثیر قرار می‌دهند.

در طول چند سدهٔ گذشته، استفادهٔ انسان از زمین و تغییر پوشش زمین آن منجر به از دست رفتن تنوع زیستی شده‌است، که این خود باعث کاهش انعطاف‌پذیری اکوسیستم‌ها می‌شود و به تنش‌های زیست‌محیطی تبدیل شده و در نتیجه کاهش توانایی آن‌ها را برای دفع کربن از اتمسفر به دنبال دارد. به طور دقیق‌تر، اغلب منجر به انتشار کربن از اکوسیستم‌های زمینی به اتمسفر می‌شود. جنگل‌ها مقدار زیادی از کربن را گرفته و آن‌را تبدیل می‌کنند، اما جنگل‌زدایی برای مصارف کشاورزی آن‌ها را از بین می‌برد. این نوع پوشش‌های زمینی جدید مقادیر نسبتاً کمی از کربن را ذخیره می‌کنند و که نتیجهٔ نهایی این روند ذخیرهٔ بیشتر کربن در جو می‌باشد.[۳۵]

تغییرات دیگر انسان‌ها در محیط زیست بهره‌وری اکوسیستم‌ها و به این ترتیب توانایی آن‌ها برای حذف کربن از اتمسفر را تغییر می‌دهد. به عنوان مثال، آلودگی هوا، خسارات گیاهان و خاک یا شستن کربن از خاک و کاهش بهره‌وری گیاهان. دماهای بالاتر و سطح دی‌اکسید کربن در جو باعث افزایش میزان تجزیه در خاک می‌شود و نتیجه آن بازگشت سریع‌تر دی‌اکسید کربن ذخیره شده در مواد گیاهی به اتمسفر است.[۳۶]

افزایش سطح دی‌اکسید کربن در جو همچنین منجر به افزایش نرخ فتوسنتز می‌شود زیرا گیاهان دیگر نیاز به بازنگه‌داشتن روزنه هوایی‌شان برای مدّت طولانی ندارند تا دی‌اکسید کربن بیشتری را جذب کنند و نتیجهٔ آن استفادهٔ بیشتر از آب است. انسان‌ها بر چرخهٔ کربن اقیانوسی نیز تاثیر می‌گذارد. روند جاری در تغییرات آب و هوایی منجر به دمای بالاتر اقیانوس‌ها شده، در نتیجه تغییرات اکوسیستمی به‌عمل می‌آید. همچنین باران اسیدی و روان‌آب‌های آلودهٔ کشاورزی و صنعتی باعث تغییر چشمگیری در ترکیب شیمیایی اقیانوس می‌شوند. چنین تغییراتی می‌توانند اثرات چشمگیری در اکوسیستم‌های بسیار حساس از قبیل آب‌سنگ‌های مرجانی داشته‌باشند و توانایی اقیانوس‌ها در جذب کربن از جو را در مقیاس منطقه‌ای محدود می‌کنند و در نتیجه کاهش تنوع زیستی اقیانوسی در سطح جهان را به همراه دارند.

پانویس

  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ «چرخه کربن و آینده زمین». «روزنامه جام جم». ۱۴ جولای ۲۰۱۱. دریافت‌شده در ۱۸ دسامبر ۲۰۱۲.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ ۲٫۵ ۲٫۶ الگو:Cite doi
  3. ↑ Carbon Budget 2009 Highlights, globalcarbonproject.org, retrieved 2012-11-02
  4. ↑ NOAA Mauna Loa dataset (reported online at: http://co2now.org/ )
  5. ↑ Etheridge, D. M. (1996). "Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn". Journal of Geophysical Research. 101 (D2): 4115–4128. Bibcode:1996JGR...101.4115E. doi:10.1029/95JD03410. ISSN 0148-0227. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  6. ↑ «اطلاعات کلی در مورد سازمان». سازمان جهانی دیده‌بان جو. دریافت‌شده در ۲۶ دسامبر ۲۰۱۲.
  7. ↑ Petty, G.W. (2004). A First Course in Atmospheric Radiation. Sundog Publishing. pp. 229–251.
  8. ↑ Amos, Jonathan (2006-09-04). "Deep ice tells long climate story". BBC News. Retrieved 2010-04-28.
  9. ↑ Climate Change 2001: The Scientific Basis
  10. ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ «Kohlenstoffzyklus (چرخهٔ کربن)». energie-info-24.de زبان آلمانی. دریافت‌شده در ۱۸ دسامبر ۲۰۱۲.
  11. ↑ Geochemie [ژئوشیمی] (به آلمانی). Vol. General Books. 2011. {{cite book}}: |access-date= requires |url= (help)
  12. ↑ کراولی، تی. جی (۲۰۰۰). «Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years» [دلیل تغییر آب‌وهوا در ۱۰۰۰ سال گذشته]. ساینس. ۲۸۹ (۵۴۷۷): ۲۷۰-۲۷۷. doi:10.1126/science.289.5477.270. بیبکد:2000Sci...289..270C. شابک ۰۰۳۶۸۰۷۵ مقدار |شابک= را بررسی کنید: length (کمک).
  13. ↑ ۱۴٫۰ ۱۴٫۱ ۱۴٫۲ ۱۴٫۳ ۱۴٫۴ Prentice، I.C. (۲۰۰۱). «Climate change 2001: the scientific basis: contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergouvernmental Panel on Climate Change» [چرخهٔ کربن و دی‌اکسید کربن در اتمسفر (انگلیسی)]. Houghton, J.T.
  14. ↑ پنل بین دولتی در مورد تغییرات آب و هوا: فعالیت‌های گروه کار اول به چهارمین گزارش ارزیابی از پانل بین دولتی در مورد تغییرات آب و هوا (انگلیسی)، ۲۰۰۷
  15. ↑ مجله سلامت فانسرا. «چرخه کربن». دریافت‌شده در ۱۹ دسامبر ۲۰۱۲.
  16. ↑ . لکزیکاپول (زبان آلمانی) http://www.lexikapool.de/lexika/Kohlenstoffkreislauf.html. دریافت‌شده در ۱۸ دسامبر ۲۰۱۲. پارامتر |عنوان= یا |title= ناموجود یا خالی (کمک)
  17. ↑ George M. Woodwell: Das Kohlendioxidproblem. In: Spektrum der Wissenschaft. Erst-Edition, 1978. S. 17.
  18. ↑ Roger Revelle: Weltklima: Wärmer und feuchter durch Kohlendioxid. In: Spektrum der Wissenschaft. Oktober 1982, Heft 10, S. 19.
  19. ↑ Dieter Heinrich et al.: dtv-Atlas zur Ökologie. 1990, ISBN 3-423-03228-6. S. 62.
  20. ↑ Robert A. Berner et al.: Simulation des geochemischen Kohlenstoffkreislaufes. In: Spektrum der Wissenschaft. Mai 1985, Heft 5, S. 56.
  21. ↑ E. R. Lucius et al.: Der globale Kohlenstoffkreislauf als System. In: Praxis der Naturwissenschaften – Biologie in der Schule. 53. Jahrgang, April 2004, Heft 3. S. 7.
  22. ↑ Richard A. Houghton und George M. Woodwell: Globale Veränderung des Klimas. In: Spektrum der Wissenschaft. Juni 1985, Heft 6, S. 109.
  23. ↑ Helmut Grimm: Gefährdung der Biosphäre. In: Unterricht Biologie. 15. Jahrgang 1991, Heft 162, S. 5.
  24. ↑ Malte Faber et al.: Wirtschaftliche Aspekte des Kohlendioxid-Problems. In: Spektrum der Wissenschaft. Juli 1993, Heft 7, S. 31.
  25. ↑ Charles W. Rice (ژانویه ۲۰۰۲). «Storing Carbon in Soil: Why and How?» [ذخیره کربن در خاک: چرا و چگونه؟]. Geotimes. دریافت‌شده در ۲۵ دسامبر ۲-۱۲. تاریخ وارد شده در |تاریخ بازبینی= را بررسی کنید (کمک)
  26. ↑ Rattan, Lal (2008). "Sequestration of atmospheric CO2 in global carbon pools" [تجزیه کربن دی‌اکسید از اتمسفر]. Energy and Environmental Science (به انگلیسی): ۸۶-۱۰۰. doi:10.1039/b809492f.
  27. ↑ ۲۸٫۰ ۲۸٫۱ بخش فیزیک. «چرخهٔ کربن» (PDF). بخش فیزیک دانشگاه رگنزبرگ آلمان (Universität Regensburg). دریافت‌شده در ۱۹ دسامبر. تاریخ وارد شده در |تاریخ بازبینی= را بررسی کنید (کمک)
  28. ↑ برندشتتر, کارین. "Umweltschäden der fossilen Energieträger" [آسیب‌های زیست‌محیطی سوخت‌های فسیلی] (به آلمانی). شولترف. Retrieved 19 December 2012.
  29. ↑ "Tiefseeforschung: Anaerobe Oxidation von Methan durch eine mikrobielle Symbiose" [پژوهش عمیق دریا: اکسیداسیون بی هوازی متان از طریق هم‌زیستی میکروبی (آلمانی)] (به آلمانی). بیواسپکتروم. Retrieved 19 December 2012. {{cite web}}: line feed character in |عنوان= at position 37 (help)
  30. ↑ چارلز و. رایس (۱۵ ژانویه ۲۰۰۲). «Storing Carbon in Soil: Why and How?» [ذخیرهٔ کربن در خاک: چرا و چگونه؟ (انگلیسی)]. American Geological Institute. دریافت‌شده در ۲۰ دسامبر ۲۰۱۲.
  31. ↑ Sarmiento, J.L.; Gruber, N. (2006). دینامیک‌های بیوگئوشیمی اقیانوس. انتشارات دانشگاه پرینستون، پرینستون، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا.
  32. ↑ الگو:Cite doi
  33. ↑ الگو:Cite doi
  34. ↑ "Carbon Cycle Science" [طرز کار چرخهٔ کربن و فعالیت‌های آن]. Earth System Research Laboratory (آزمایشگاه تحقیقات سیستم زمین) (به انگلیسی). Retrieved 29 December 2012.
  35. ↑ "Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model" [نگرانی‌های گرمایش جهانی به دلیل چرخهٔ کربن]. Nature (به انگلیسی). ژورنال طبیعت (Nature). ۹ نوامبر ۲۰۰۰. doi:10.1038/35041539. Retrieved 29 December 2012.

خطای یادکرد: برچسپ <ref> که با نام «NatureJCC» درون <references> تعریف شده، در متن قبل از آن استفاده نشده است.

جستارهای وابسته

همسنگ‌هاﯼ ﺍﻧﮕﻠﯿﺴﯽ

  1. ↑ Biosphere
  2. ↑ Pedosphere
  3. ↑ Geosphere
  4. ↑ Hydrosphere
  5. ↑ Atmosphere
  6. ↑ Global Atmosphere Watch
  7. ↑ CO2
  8. ↑ CH4
  9. ↑ CO
  10. ↑ Chlorofluorocarbon
  11. ↑ CCl4
  12. ↑ Hydrocarbon
  13. ↑ Soot
  14. ↑ Gross Primary Production
  15. ↑ Terrestrial biosphere
  16. ↑ CaCO3
  17. ↑ Haptophyta
  18. ↑ Desulfosarcina
  19. ↑ Dissolved Inorganic Carbon (DIC)

منابع

پیوند به بیرون

مطالعهٔ بیشتر

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=چرخه_کربن&oldid=8726367»