Uhlíkový cyklus: Ako uhlík koluje medzi atmosférou, oceánmi a pôdou

Objavte uhlíkový cyklus: ako uhlík koluje medzi atmosférou, oceánmi a pôdou, vplyv CO2 na klímu, kyslosť oceánov a úlohu ľudskej činnosti.

Autor: Leandro Alegsa

Kolobeh uhlíka je spôsob, akým sa uhlík na Zemi ukladá a nahrádza. Niektoré z hlavných udalostí trvajú stovky miliónov rokov, iné sa dejú každoročne.

Hlavnými spôsobmi, ktorými sa uhlík dostáva do uhlíkového cyklu, sú sopky a spaľovanie fosílnych palív, ako je uhlie a plyn. Po väčšinu histórie boli najväčším zdrojom uhlíka do uhlíkového cyklu sopky, ale v posledných sto rokoch ľudia spaľujúci fosílne palivá pridávajú do ovzdušia približne stokrát viac CO2 ako sopky. To znamená, že na každú tonu CO2 pridanú do ovzdušia sopkami pripadá približne 100 ton CO2 pridaných do ovzdušia ľuďmi.

Hlavným spôsobom, ako sa uhlík dostáva z atmosféry, je fotosyntéza v živých organizmoch. Časť z neho sa uvoľňuje pri ich odumieraní a rozklade, ale časť sa pochováva v sedimentoch. To je znázornené na obrázku. Sediment sa mení na horninu a práve karbonátové horniny, ako napríklad vápenec, obsahujú teraz už pevný CO2. Časť uhlíka z rastlín sa tiež stáva súčasťou pôdy, kde môže zostať dlhý čas, kým sa rozloží.

Ďalší proces odstraňuje CO2 zo vzduchu. Zvetrávanie dažďom vyplavuje CO2 vo forme zriedenej kyseliny uhličitej. Tá reaguje s horninami, pomáha ich rozpúšťať a ničiť. To tiež končí ako sediment.

"Zvetrávanie je veľkým spotrebiteľom atmosférického oxidu uhličitého, ktorý je nevyhnutný na rozpúšťanie hornín."

Časť CO2 je rozpustená aj v oceáne. V súčasnosti oceány každoročne prijímajú viac CO2, ako ho uvoľňujú. Tým sa však oceány stávajú kyslejšími — proces, ktorý mení chémiu morského prostredia a ovplyvňuje živé organizmy, najmä organizmy tvoriace vápenaté schránky a koraly.

Zásoby uhlíka v sedimentárnych horninách sú oveľa väčšie ako CO2 v atmosfére (to nie je znázornené na obrázku). Nakoniec sa vráti do ovzdušia, keď sa oceánske dosky v rámci tektoniky platní subdukujú. Na okrajoch hraníc platní (a na niektorých ďalších miestach) vznikajú sopky, ktoré chrlia CO2. Tým sa cyklus uzatvára.

Základné zásoby uhlíka a časové škály

Uhlík sa v kolobehu nachádza v niekoľkých hlavných zásobníkoch, ktoré sa líšia veľkosťou a časom zdržania (residencia time):

  • Atmosféra: obsahuje malé množstvo uhlíka vo forme CO2, ale tento zásobník má veľký vplyv na klímu.
  • Oceány: viažu obrovské množstvo uhlíka vo forme rozpusteného CO2, i v biologickej forme (napr. koraly, fytoplanktón).
  • Pôda a živé organizmy: rastliny a pôdna organická hmota ukladajú uhlík na desaťročia až tisícročia.
  • Sedimentárne horniny a fosílne palivá: najväčšie zásoby uhlíka, viazané milióny až stovky miliónov rokov.

Procesy – zdroje a zásobníky uhlíka

  • Prírodné zdroje: sopky, biologický rozklad, oceánske uvoľňovanie, zvetrávanie hornín.
  • Antropogénne zdroje: spaľovanie fosílnych palív, zmena využívania pôdy (odlesňovanie, poľnohospodárstvo), priemyselné emisie.
  • Sinks (pohlcovače): fotosyntéza, oceány (rozpúšťanie a chemické premieňanie uhlíka), ukládanie uhlíka do pôdy a sedimentov.

Ľudský vplyv a klimatické dôsledky

Od začiatku priemyselnej revolúcie významne rastú emisie CO2 z človekom spôsobených aktivít. Zvýšená koncentrácia skleníkových plynov v atmosfére zvyšuje priemernú teplotu planéty (globálne otepľovanie) a mení vzorce zrážok, vetra a extrémnych javov počasia. Okrem toho:

  • Oceánska kyslosť narastá, čo ohrozuje koraly a organizmy tvoriace schránky.
  • Zmeny v kolobehu vody a teploty ovplyvňujú rast rastlín a schopnosť pôdy viazať uhlík.
  • Topiace sa ľadovce a permafrost uvoľňujú ďalší uhlík a metán, čo môže vytvárať pozitívne spätné väzby.

Pozorované a očakávané zmeny

Vedci sledujú koncentrácie CO2 v atmosfére, tok uhlíka medzi zásobníkmi a reakcie ekosystémov. Očakáva sa, že bez výrazného zníženia emisií budú nasledovať silnejšie klimatické zmeny, vyšší počet extrémnych udalostí a prehlbovanie problému acidifikácie oceánov.

Možnosti znižovania emisií a viazania uhlíka

Riešenia zahŕňajú znižovanie emisií pri zdroji (obnoviteľné zdroje energie, efektívnosť, elektrifikácia dopravy), zachovanie a obnova lesov a mokradí, udržateľné poľnohospodárske praktiky a technológie na zachytávanie a ukladanie uhlíka (CCS). Dôležitá je kombinácia politických opatrení, hospodárskych nástrojov a miestnych/praktických intervencií.

Prečo je pochopenie uhlíkového cyklu dôležité

Pochopenie tokov uhlíka medzi atmosférou, oceánmi, pôdou a horninami pomáha predpovedať, ako zmeny v jednom zo systémov ovplyvnia ostatné. Takáto znalosť je kľúčová pri tvorbe stratégií na zmiernenie a prispôsobenie sa klimatickým zmenám, pri ochrane biodiverzity a pri udržateľnom využívaní prírodných zdrojov.

Kolobeh uhlíka je dynamický systém s procesmi prebiehajúcimi na veľmi rozdielnych časových škálach. Zodpovedné riadenie ľudských aktivít a monitorovanie prírodných procesov sú nevyhnutné, ak chceme udržať stabilné podmienky potrebné pre ľudské spoločnosti a ekosystémy.

Schéma kolobehu uhlíka. Čierne čísla ukazujú, koľko uhlíka sa ukladá v jednotlivých fázach v miliardách ton ("GtC" znamená gigatony uhlíka a údaje boli zaznamenané okolo roku 2004). Fialové čísla ukazujú, koľko uhlíka sa každoročne presunie medzi jednotlivými fázami. Sedimenty, ako sú definované v tomto grafe, nezahŕňajú ~ 70 miliónov GtC karbonátových hornín a kerogénu (iné organické usadeniny).Zoom
Schéma kolobehu uhlíka. Čierne čísla ukazujú, koľko uhlíka sa ukladá v jednotlivých fázach v miliardách ton ("GtC" znamená gigatony uhlíka a údaje boli zaznamenané okolo roku 2004). Fialové čísla ukazujú, koľko uhlíka sa každoročne presunie medzi jednotlivými fázami. Sedimenty, ako sú definované v tomto grafe, nezahŕňajú ~ 70 miliónov GtC karbonátových hornín a kerogénu (iné organické usadeniny).

Súhrn

Kolobeh uhlíka je proces, pri ktorom sa uhlík recykluje v ekosystéme. Koncentrácia uhlíka v živej hmote (18 %) je takmer 100-krát vyššia ako jeho koncentrácia v zemi (0,19 %). Živé organizmy teda získavajú uhlík zo svojho neživého prostredia. Aby život mohol pokračovať, musí sa tento uhlík recyklovať. Podrobný pohľad na kolobeh uhlíka nájdete na obrázku. Príkladom cesty, ktorou sa uhlík v tomto cykle uberá, je oxid uhličitý v atmosfére, ktorý absorbujú rastliny a využívajú ho pri fotosyntéze na výrobu cukrov, ktoré rastlina využíva na energiu. Keď rastlina odumrie, rozloží sa a uhlík uložený v rastline sa v priebehu miliónov rokov vytvorí na uhlie (fosílne palivo). Uhlie sa spaľuje a uvoľňuje oxid uhličitý, ktorý sa dostáva do atmosféry.

Kolobeh uhlíka a vplyv ľudskej činnosti naň je v súčasnosti veľkou témou medzinárodných správ. Fosílne palivá sú neobnoviteľným zdrojom, čo znamená, že ich nemožno ľahko nahradiť. Spotreba fosílnych palív sa od roku 1900 každých 20 rokov takmer zdvojnásobila. Toto uvoľňovanie oxidu uhličitého prispieva k skleníkovému efektu a kyslým dažďom.

Kolobeh uhlíka objavili Joseph Priestley a Antoine Lavoisier a spopularizoval ho Humphry Davy.

Súvisiace stránky

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to uhlíkový cyklus?


Odpoveď: Kolobeh uhlíka je spôsob, akým sa uhlík na Zemi ukladá a nahrádza. Zahŕňa procesy, ktoré trvajú stovky miliónov rokov, ako aj tie, ktoré sa dejú každoročne.

Otázka: Aké sú hlavné spôsoby, ktorými sa uhlík dostáva do uhlíkového cyklu?


Odpoveď: Hlavné spôsoby, ktorými sa uhlík dostáva do uhlíkového cyklu, sú sopky a spaľovanie fosílnych palív, ako je uhlie a plyn. V nedávnej histórii ľudia spaľujúci fosílne palivá pridávali do ovzdušia približne stokrát viac CO2 ako sopky.

Otázka: Ako fotosyntéza odstraňuje CO2 z atmosféry?


Odpoveď: Fotosyntéza živých organizmov odstraňuje CO2 z atmosféry tým, že ho prijíma na výrobu energie. Časť z neho sa uvoľní, keď odumrú a rozložia sa, ale časť sa tiež pochová v sedimentárnych horninách.

Otázka: Ako zvetrávanie pomáha rozpúšťať horniny?


Odpoveď: Zvetrávanie prostredníctvom dažďa vyplavuje CO2 vo forme zriedenej kyseliny uhličitej, ktorá potom reaguje s horninou a pomáha ju rozpúšťať a ničiť. Tento proces končí aj ako sediment, ktorý pomáha dokončiť cyklus.

Otázka: Kde sa ešte rozpúšťa časť CO2?


Odpoveď: Časť CO2 sa rozpúšťa aj v oceánoch, kde môže zostať dlhý čas, než sa uvoľní späť do atmosféry alebo sa stane súčasťou sedimentárnych hornín.

Otázka: O koľko viac CO2 pridali do ovzdušia ľudia v porovnaní so sopkami?


Odpoveď: Na každú tonu CO2 pridanú do ovzdušia sopkami pripadá približne 100 ton CO2, ktoré do ovzdušia pridali ľudia spaľovaním za posledných sto rokov.

Otázka: Čo je veľkým spotrebiteľom atmosférického oxidu uhličitého, ktorý je nevyhnutný na rozpúšťanie hornín ?


Odpoveď: Zvetrávanie je veľkým spotrebiteľom atmosférického oxidu uhličitého, ktorý je nevyhnutný na rozpúšťanie hornín .


Prehľadať
AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3