دورة الكربون في الطبيعة Carbon cycle

تعتبر المظاريف الغازية والمائية من المصادر الأولية للكربون غير العضوي ، ويتحدد وجودها في الطبيعة في حالات عديدة. إنه في حالة صلبة داخل الصخور وفي المركبات العضوية ، وفي حالة سائلة داخل الماء والكائنات الحية ، وفي حالة غازية في الهواء وفي الغلاف الجوي.

في الطبيعة ، تحدث سلسلة من التفاعلات الكيميائية والتبادلات بين الغلاف الجوي والتربة والكائنات الحية بطريقة دورية ، حيث تشارك فيها مركبات الكربون (الدورة الجيوكيميائية للكربون) والنيتروجين للمواد العضوية (الدورة الكيميائية الحيوية للنيتروجين). يتداخل الماء أيضًا مع دورته الهيدرولوجية ، وتحدث التحولات الفيزيائية المتتالية داخل الغلاف المائي. كل هذه الدورات عمليات منتظمة وضرورية للحفاظ على الحياة على الأرض.

ما المقصود بدورة الكربون؟

إن ما يسمى بدورة الكربون ليست سوى عملية تتضمن التحول والتفاعل بين كل هذه الحالات. تبدأ الخطوة الأولى في تكوين دورة الكربون بالنباتات والطحالب الخضراء التي تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء والماء والتربة من خلال جذورها ، ثم تقوم هذه الكائنات بإجراء عملية تعرف باسم العملية. البناء الضوئي وهو ما يحتاج إلى طاقة شمسية ، ومن خلال هذه العملية تكون المركبات العضوية الضرورية لحياة معظم الكائنات الحية.

أثناء الليل يتوقف التمثيل الضوئي وتتنفس النباتات ، لذلك ينبعث ثاني أكسيد الكربون ويعود إلى الغلاف الجوي الغازي ، وتزيد قيمته إلى 25٪ فوق المعدل الطبيعي ليلاً في الغابات والأماكن الخضراء ، ومع شروق الشمس ينبعث الكربون. تعود مستويات ثنائي أكسيد إلى طبيعتها نتيجة عودة النباتات لاستهلاكه.

من المعروف أن الكائنات الحية تأكل وتستهلك المواد العضوية وتنتج بقايا وإفرازات من هذه الكائنات التي تتحول إلى كتلة حيوية. بالإضافة إلى ذلك ، عند موت هذه الكائنات ، تتعرض هي وفضلاتها للتحلل ، وبالتالي تعود جزيئات الكربون في أجسام هذه الكائنات التي ماتت إلى الطبيعة مرة أخرى لتدخل في دورة جديدة.

البراكين وعمليات التعرية في صخور الدولمولايت التي تحتوي على مواد عضوية تعيد أيضًا جزءًا كبيرًا من الكربون المثبت فيها إلى الوشاح الغازي حيث تحصل النباتات والطحالب الخضراء مرة أخرى على ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي تستمر الدورة مرة أخرى.

توزيع عنصر الكربون على الكوكب

تعتمد كل أشكال الحياة على الأرض على عنصر الكربون. الكربون هو العنصر الكيميائي الرئيسي لمعظم المواد العضوية ، ومع ذلك ، من حيث الوزن ، فهو ليس من أكثر المواد وفرة في قشرة الأرض. في الواقع ، يشكل هذا العنصر 0.032٪ فقط من الغلاف الصخري. بالمقارنة ، يشكل الأكسجين والسيليكون 45.2٪ و 29.4٪ من سطح الأرض ، على التوالي.

يتم تخزين الكربون على كوكبنا بالطريقة التالية:

  • الجزيئات العضوية في كل من الكائنات الحية والميتة الموجودة في المحيط الحيوي.
  • غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
  • كمادة عضوية في التربة.
  • في الغلاف الصخري ، مثل الوقود الأحفوري ورواسب الصخور الرسوبية ، مثل الحجر الجيري والدولوميت والطباشير.
  • في المحيطات مثل ثاني أكسيد الكربون المذاب في الغلاف الجوي وكربونات الكالسيوم في الكائنات البحرية.

تأثير الإنسان على دورة الكربون في الطبيعة

حتى وقت قريب ، كان تدفق الكربون المخزن في الوقود الأحفوري في الغلاف الجوي ضئيلًا. كانت مخزونات الوقود الأحفوري غير فعالة في دورة الكربون ، لأنها لم تتم معالجتها. لكن الثورة الصناعية زادت من استخدام الفحم والنفط والغاز الطبيعي. يكمل حرق الوقود الأحفوري العملية مرة أخرى نحو إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء. منذ بداية هذا القرن ، في عام واحد فقط ، أحرق البشر حوالي 4.6 مليار طن متري من الفحم. و 28.1 مليون برميل نفط و 89 تريليون قدم مكعب من الغاز الطبيعي. كل هذا أطلق حوالي 6.5 تريليون طن متري من الكربون ، والتي ، بعد معالجتها من قبل البشر ، تدفقت إلى الغلاف الجوي من تخزينها في الغلاف الصخري.

احتراق الوقود الأحفوري ليس التدفق الوحيد في دورة الكربون المتأثر بالنشاط الاقتصادي. قبل توسع الحضارة البشرية ، تغيرت كمية الكربون المخزنة في الكائنات الحية ببطء شديد من سنة إلى أخرى ، لأن الكمية الممتصة من خلال التمثيل الضوئي كانت مساوية تقريبًا للكمية المنبعثة من التنفس والتحلل ولكن النشاط البشري. ولكن على مدى عدة مئات من السنين ، قلص البشر المساحة التي تغطيها الغابات ، في عملية تُعرف باسم إزالة الغابات. من خلال تقليل عدد الأشجار من خلال الحرق و / أو قطع الأشجار ، تقلل إزالة الغابات من كمية الكربون المخزنة في الكائنات الحية. كل هذا الكربون يتدفق إلى الغلاف الجوي.

في العقد الأخير من القرن الماضي ، تسببت إزالة الغابات والتغيرات الأخرى في استخدام الأراضي في زيادة كبيرة في تدفق الكربون من الكائنات الحية إلى الغلاف الجوي. ومن نتائج هذه الحقيقة التحذير الذي نشأ واهتمام الدول طوال القرن الحالي بالتوصل إلى اتفاقيات تقلل من المشكلات البيئية ، من خلال مؤتمرات قمة الأرض المختلفة التي ترعاها الأمم المتحدة.

إزالة الغطاء النباتي والطحالب الخضراء يعني أن الكربون لا يترك خزانه ، وبالتالي فإن الكائنات الحية التي تستهلك ثاني أكسيد الكربون لن تستفيد في إنتاج المواد العضوية منه ، والقضاء على الكائنات الحية المتحللة يعني أن المواد العضوية الموجودة فيها وسوف تتراكم بقاياها بسرعة وسيتم منع عودة الكربون. الغلاف الجوي الغازي وفي اليوم التالي ، ستتعطل دورة الكربون.

عندما تزداد نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الغازي فإن هذا سيؤدي في نفس الوقت إلى تقليل كمية الأشعة الشمسية التي تنعكس من سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي ، وتبقى هذه الأشعة في الغلاف الجوي الغازي بسبب ثاني أكسيد الكربون. يعتبر الغاز من خواصه لامتصاص هذه الأشعة ، وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتغير المناخ على الأرض وتسمى هذه الظاهرة الاحتباس الحراري ، حيث يسمح الغلاف الجوي للضوء بالدخول ولكنه يمنعه من الخروج إلى الفضاء وهذا يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة ترتفع.

تأثير تعطيل دورة الكربون

إذا ارتفعت درجة الحرارة على الأرض بمقدار 2-4 درجات مئوية ، فسوف يذوب ثلوج القطب الجنوبي والقطب الشمالي ، وهذا بدوره سيؤدي إلى ارتفاع منسوب المياه في المحيطات والبحار ، ويقدر أن ذلك سيؤدي إلى فيضان العديد من الأماكن السكنية ومنها العديد من المدن الكبيرة والمشهورة مثل نيويورك. .

يتطلب النظام البيئي العالمي الحفظ عن طريق تقليل استهلاك الوقود الذي يطلق ثاني أكسيد الكربون والبحث عن طاقة بديلة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

كيف يتم توزيع موارد الكربون

تحتوي المحيطات على 71٪ من موارد الكربون على شكل كربونات وبيكربونات ، و 3٪ في العوالق النباتية والمواد العضوية الميتة ، و 3٪ أخرى في الغابات ، و 1٪ تستخدم في التمثيل الضوئي ، ويدور الكربون في الغلاف الجوي ، مع بقاء 22٪ المتبقية في الخارج. الدورة. في شكل وقود أحفوري ورواسب من الحجر الجيري.

في الوقت الحالي ، يؤدي احتراق الوقود الأحفوري مع تدمير الغابات بشكل أسرع مما يتم تجديده إلى زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي ، والنتيجة - كما ذكرنا - هي ظاهرة الاحتباس الحراري المعروفة ، والتي يمكن تغير المناخ العالمي في العقود القادمة.

الكلمة الأخيرة

ذرات الكربون في حركة مستمرة وتتغير ويتم تبادلها باستمرار بين الغلاف الجوي وبين الكائنات الحية والميتة والبحار والتربة والصخور. دورة الكربون عبارة عن مزيج من الجوانب الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية. في العصور القديمة ، أي منذ أكثر من 500 مليون سنة ، قدرت نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بحوالي 7000 جزء في المليون ، وهو ما يزيد ثمانية عشر مرة عما هو عليه الآن. وبمرور الوقت تحول هذا الغاز إلى صخور رسوبية وأحجار مثل الحجر الجيري وغيرها.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى