Al die elemente op aarde, insluitend koolstof beweeg in siklusse, as deel van 'n geslote sisteem. Daar is geen verlies of insette van koolstof vanuit die ruimte nie. Die koolstofsiklusdiagram toon verskeie stappe in die herwinning van koolstof in die 21ste eeu.
Die Diagram
Die globale koolstofdiagram deur die Universiteit van New Hamsphire beeld poele en vloede uit waaruit die koolstofsiklus bestaan. Koolstofpoele stoor groot hoeveelhede koolstof vir lang tye en is in blou. Vloede is die prosesse wat koolstof van een poel na die volgende beweeg en in rooi is. Fluxe het twee dele: een wat koolstof uit die lug verwyder en een wat die vaste koolstof terug as CO2 in die atmosfeer vrystel.
Koolstofpoele
Die hoeveelhede koolstof wat die poele stoor, word in Petagram van koolstof (PgC) genoem. Een Pg is gelyk aan een miljard ton en word ook Gigatons (Gt) genoem.
- Gesteentes:Die meeste van die koolstof word as sedimentêre gesteentes weggesluit.
- Oseaanbed: Die tweede grootste koolstofpoel is onder die oseane in die vorm van koolstofdioksied (CO2) opgelos in water.
- Fossielbrandstowwe: Die derde grootste koolstofpoel is die fossielbrandstowwe, soos steenkool, bruinkool, aardgas en olie, wat uit oorblyfsels van land- en mariene plante gevorm word en diere onder spesiale temperatuur en druk.
- Oseaanoppervlak: Koolstof word vir 'n kort tydjie in die oppervlakwater gestoor as CO2 opgelos in water of in die liggame van lewende mariene plante en diere.
- Aardse poele: Al die koolstof wat in bome en grond ophoop, vorm nog 'n korttermynpoel, en word na 'n paar dekades of eeue vrygestel, byvoorbeeld wanneer bome gesny word of sterf.
- Koolstofdioksied: Koolstof teenwoordig in lug in sy gasvorm, CO2, help om die aarde warm te hou. Sonder hierdie lewe soos dit bestaan sou dit nie moontlik wees op aarde nie. Daar is 'n konstante toevoeging en opname van hierdie koolstofpoel.
Koolstofverwydering in vloede
Die hoeveelhede koolstof wat elke jaar verskuif word, word as PgC per jaar in die diagram getoon. CO2 word uit die lug verwyder en word deur vinnige daaglikse prosesse reggemaak. Vorming van organiese materiaal en koolstofsinks is stadiger en verg tyd.
- Fotosintese - Groen plante gebruik CO2, saam met water en energie van die son in 'n proses wat fotosintese genoem word om eenvoudige suikers te vorm en dan die voedingstowwe wat plante benodig.
- Oseaanopname - Atmosferiese CO2 word ingeneem en vir fotosintese ook in oseane gebruik. Hier is fitoplanktone die ekwivalente van plante, van wie alle lewe in die oseane afhanklik is. Daarbenewens word CO2 wat in water opgelos is, omgeskakel na kalsiumkarbonaat en gebruik in skulpe en geraamtes van seediere.
- Voedselketting - Wanneer herbivore plante eet, of karnivore en omnivore ander diere eet, word hierdie koolstof deur die voedselketting deurgegee om diere te help groei, leef en vermeerder.
- Byvoeging van organiese materiaal en rommel - Wanneer plante en diere doodgaan, word hulle deur mikrobes ontbind om humus of organiese materiaal te vorm wat deel van die grond word. Rommel wat elke jaar gevorm word wanneer bome takkies en blare afgooi, en koolstof voortdurend na die grond herwin. Dit word deels gebruik vir die groei van plante en hou die koolstof sirkuleer, terwyl die res grondkoolstof vorm.
Vorming van koolstofpoele
Die hoeveelhede CO2 wat gebruik word en die tydsduur wat dit as vaste koolstof gestoor bly, wissel met verskillende organismes en prosesse.
- Aangesien bome langlewend is en koolstof in hul stam, blare en wortels ophoop, dien hulle as koolstofputte.
- Grond versamel koolstof as organiese materiaal en dooie wortels wat lank nadat 'n plant of boom dood is in grond bly; daar is enorme hoeveelhede biomassa in die vorm van die groeiende lewende wortels van bome en grasvelde in die grond. Grond vorm nog 'n belangrike koolstofsink.
- Sommige skulpe en geraamtes van seediere versamel op die bodem van die oseane om kalksteen te produseer.
Koolstofsinks is 'n belangrike vloed of proses wat uiteindelik tot koolstofpoele lei. Op 'n kort termyn produseer hulle aardse koolstofpoele, en op die langtermyn fossielbrandstowwe en gesteentes.
Land-tot-oseaan-vloei
Wanneer riviere in oseane vloei, dra hulle sedimente ryk aan organiese materiaal saam. Moerasse en gety-oorstromings beweeg ook elke jaar koolstof in die vorm van organiese materiaal na oseane.
Natuurlike vrystelling van koolstofdioksied
In die natuurlike koolstofsiklus word koolstof hoofsaaklik deur asemhaling en ontbinding terug in die atmosfeer vrygestel.
- Plantrespirasie - Meeste van die lewende wesens mikrobes, plante en diere op land asemhaal. Hulle asem suurstof in, en asem CO2 uit, deur kos wat hulle geëet het af te breek. Dit is een van die kortste koolstoffietse.
- Grondontbinding en respirasie - Al die verrottende materiaal op land word nie na organiese materiaal omgeskakel nie. Van die koolstof word direk in die lug vrygestel as CO2. Die mikrobes en klein aminale wat in grond woon, stel ook CO2 elke dag vry wanneer hulle asemhaal.
- Oseaanverlies - Asemhaling en verrotting van mariene plante en diere stel ook CO2 vry na die koolstofpoel in die atmosfeer.
- Vulkane - 'n Klein hoeveelheid koolstof word deur vulkaniese aktiwiteit in die atmosfeer vrygestel.
Menslike aktiwiteite wat koolstofdioksied vrystel
Benewens natuurlike vloede, is daar baie menslike aktiwiteite wat vaste koolstof as CO2 in die atmosfeer vrystel.
- Verbranding van fossielbrandstowwe- Verbranding van koolstofsinkhout, steenkool, aardgas, petrol vir elektrisiteit, verwarming, kook of vervoer is een van die hoof maniere waarop koolstof vrygestel word terug in die lug. Baie van die fossielbrandstowwe word ook vir industriële doeleindes gebruik en voeg verder CO2 in die atmosfeer.
- Landgebruikveranderings - Ontbossing, die skoonmaak van grasvelde om nedersettings te skep, plase wat natuurlike groei vervang, en masjineriegebruik wat tot uitstoot lei, het langtermyngevolge. Dit lei tot byvoeging van CO2 tot die atmosferiese koolstofpoel.
Verskillende perspektiewe vanuit bykomende diagramme
Daar is baie tipes koolstofsiklusdiagramme en hulle verskaf verskillende inligting oor hierdie lewensbelangrike siklus.
- Eenvoudige siklus: Die diagram deur BBC beeld 'n eenvoudige koolstofsiklus uit. Dit was hoe die koolstofsiklus gelyk het in pre-industriële tye, tot 150 jaar gelede, toe hoeveelhede koolstofbeweging nie 'n probleem was nie.
- Klimaatverandering: Die Koolstofsiklus deur die Universiteit van Calgary is 'n beeldontleding van hoe moderne menslike aktiwiteite die delikate balans in die koolstofsiklus verander het.
- Chemiese prosesse: Die koolstofsiklus deur Britannica fokus op die verskeie chemiese reaksies wat koolstofvloeie en poele beïnvloed, en nie hoeveelhede koolstofherwinning nie. Hierdie siklus is interessant vir mense wat wil weet watter verskillende vorme koolstof bestaan en hoe dit verander.
Gebruik koolstofsiklus
Daar is 'n 30% toename in CO2 in die atmosfeer, as gevolg van menslike aktiwiteite in die afgelope 150 jaar. Aangesien CO2 in lug verwarming veroorsaak, verhoog die toevoeging van meer CO2 tot die atmosfeer ook die verwarmingseffek daarvan. Dit het tot aardverwarming en klimaatsverandering gelei. Om die koolstofsiklus te verstaan, en hoe en waar menslike aktiwiteite dit verander, kan help om doeltreffende maniere en metodes te vind om die probleem van klimaatsverandering aan te pak.