Kolets kretslopp? Jo, kol har blivit ett globalt hot mot mänskligheten. Historiskt sett har kol fungerat bra för att stödja livet på jorden och reglera dess temperatur, som en termostat. Och vi är också gjorda av kol, äter kol och bygger våra samhällen med kol. Det låter ganska motsägelsefullt, eller hur?
Sedan kom vi och började elda massor av fossila bränslen världen över, vilket ökade mängden växthusgaser, främst koldioxid (CO2), i atmosfären till en hotbild mot mänskligheten. Så, hur hamnade vi här? Och hur fungerar det hela? Välkommen till Biologi 101 med Deedster!
Som det fjärde vanligaste grundämnet i universum finns kol överallt. Och det är ständigt i rörelse i det som kallas kolcykeln. För att göra det enklare kan vi dela upp det i två olika cykler. Låt oss börja med att ta det långsamt...
Den långsamma kolcykeln
Det mesta av kolet på jorden, cirka 65 500 miljarder ton, lagras i litosfären (djupt under jorden i stenar). Så hur kommer det in i atmosfären? Tja, utan mänsklig hjälp (vi kommer till det senare) sker det genom vulkanutbrott. När värme och tryck byggs upp i marken omvandlas kol till gaser som CO2 som släpps ut i atmosfären under ett vulkanutbrott.
Väl i atmosfären börjar resan tillbaka till litosfären med regn. Kolet i atmosfären kombineras med vatten i luften och bildar kolsyra, som löser upp kolhaltiga bergarter och frigör olika joner (atomer) som innehåller kol.
Dessa joner transporteras sedan till havet av floder och konsumeras av marina organismer som plankton och koraller. När dessa varelser dör sjunker de till havsbotten och tar med sig kolet och bildar sediment. Med tiden återvänder kolet långsamt till litosfären som stenar och lagrar kolet. Ibland, när sedimentlagret utsätts för intensiv värme och tryck djupt under jorden, omvandlas det till fossila bränslen som kol, olja och naturgas istället.
Och nu, cirka 100-200 miljoner år senare (ni förstår varför de kallar det den långsamma kolcykeln nu, va?), har vi kommit i full cirkel när kolet har flyttat från stenar till atmosfären och havet, och sedan tillbaka till stenar.
Och denna cykel är jordens termostat, som hindrar för mycket kol från att komma in i atmosfären (där det värmer planeten) och hindrar för mycket kol från att lagras i litosfären (som kyler ner jorden).
Den snabba kolcykeln
Är du redo att snabba upp det ett snäpp? Även om det tar 100-200 miljoner år för kol att gå igenom den långsamma cykeln, kan vi mäta den snabba cykeln i livslängder. Och det är helt enkelt för att det handlar om kolförflyttning genom jordens biosfär (dess ekosystem och levande varelser).
Kol är väsentligt inom biologin eftersom det kombineras med andra element till komplexa molekyler och bildar långa kolkedjor och ringar som är grunden för levande celler. Ett exempel är DNA, som är uppbyggt kring en kolkedja. Dessa kolkedjor innehåller också mycket energi, som frigörs när kedjan går isär. Och alla levande varelser behöver energi, vilket gör kol till ett utmärkt bränsle för levande organismer.
De viktigaste levande organismerna i den snabba kolcykeln är växter och växtplankton (mikroskopiska marina växter). De absorberar CO2 från atmosfären och kombinerar det med vatten för att bilda sockerarter, såsom glukos och syre, genom fotosyntes. Kolet återgår sedan till atmosfären på olika sätt. Växten antingen förfaller, blir uppäten av djur (inklusive människor) eller förtärs av eld. Oavsett hur det händer släpper växterna ut vatten, CO2 och energi.
Det onaturliga kolets kretslopp?
Det är den naturliga livscirkeln för kol. Så vad händer om en levande organism, säg människor, plötsligt börjar utvinna enorma mängder kol från litosfären (som fossila bränslen) och bränner det? Jo, energi frigörs naturligtvis, vilket är till hjälp för att ge bränsle till våra växande civilisationer. Men också, och något problematiskt som vi har insett, släpper den också ut CO2 i atmosfären.
Växthusgaser, som CO2, reglerar jordens temperatur eftersom de kan absorbera mycket energi, inklusive den infraröda energin (värme) som avges från solen. Detta hindrar jorden från att bli en frusen och ödslig planet som vår granne Mars. Å andra sidan skulle för mycket växthusgas förvandla jorden till något mer likt vår andra granne, Venus, med temperaturer långt över kokpunkten.
Det här är vad vi upplever idag: en atmosfär med en ökning på 50% i CO2-koncentrationer sedan förindustriella nivåer, vilket är mer än den ökning som skedde naturligt under de 20 000 åren före den industriella revolutionen. Denna ökning av den atmosfäriska CO2-koncentrationen motsvarar en global uppvärmning på cirka 1,1°C (2°F) sedan 1850-talet.
Och de naturliga kolsänkorna, som tar bort CO2 från atmosfären, kan inte hålla jämna steg med vår ökande utsläppstakt. Och ju mer vi släpper ut, desto mindre effektiva blir de.
Havet är en viktig kolsänka som har absorberat över 30% av alla antropogena (människan orsakade) CO2-utsläpp sedan början av den industriella revolutionen.
Tyvärr har detta också gjort havet omkring 30% surare. Havsförsurning sker när CO2 löses upp i vattnet, vilket skapar kolsyra och bildar bikarbonat genom att reagera med karbonatjoner. Kommer du ihåg de där jonerna?
Snabb sammanfattning av hur denna cykel påverkar klimatförändringarna
Marina organismer konsumerar koljoner i den långsamma kolcykeln, vilket så småningom tar tillbaka kolet ner till litosfären. Men eftersom kolsyran reagerar med koljoner för att bilda bikarbonat, går jonerna förlorade till marina organismer, såsom koraller. Men dessa organismer behöver karbonatjonerna för att skapa sina skal, så med färre joner att äta; de skalbyggande organismerna försvagas när deras skal blir tunnare och ömtåligare. Om vi når en global uppvärmning på 2°C (3,6°F) innebär denna process att alla korallrev kan försvinna.
Varje år absorberar skogarna cirka 7,6 miljarder ton CO2, cirka 1,5 gånger mer än vad USA släpper ut årligen. På land har växter absorberat cirka 25% av alla antropogena CO2-utsläpp. Men som vi vet från den snabba kolcykeln när växter förfaller eller förtärs av eld, avger de kolet de har lagrat. Det betyder att skog kan förvandlas från kolsänka till kolkälla genom avskogning. Och vad gör vi över hela världen?
Vi förvandlar skog till jordbruks- och betesmark, förvandlar kolsänkor till kolkällor. Om man tittar på de tre största tropiska regnskogarna i Amazonas, Kongofloden och Sydostasien, är Kongofloden den enda som förblir en betydande kolsänka. Faktum är att den tropiska regnskogen i Sydostasien har förvandlats till en kolkälla och släpper ut närmare 500 miljoner ton CO2 varje år.
Som du verkligen har förstått är situationen svår. Vi har påskyndat den långsamma kolcykeln genom att ta bort kol från litosfären (som fossila bränslen), och kolsänkorna kan inte hänga med. Om vi har någon chans att begränsa ytterligare global uppvärmning, vi måste minska våra utsläpp. Nu. Vill du hjälpa till? Kom igång idag med Deedster app. Många små gärningar gör en... mäktig gärning?
Dela detta inlägg
