يعد الكربون مكونًا أساسيًا في أجسامنا، وفي الطعام الذي نأكله، والملابس التي نرتديها، ومعظم أنواع الوقود الذي نحرقه، والعديد من المواد الأخرى التي نستعملها. وتحتوي أكثر من 90% من المركبات الكيماوية المعروفة على الكربون. وليس هذا مستغربًا نظرًا لسهولة اتحاد الكربون مع مثيله ومع العناصر الأخرى.
ويتواجد معظم الكربون على كوكب الأرض في صورة مركبات في الثفالات والصخور الرسوبية. ويتواجد بنسبة أقل نسبيًا في الغلاف الجوي. بلايين الأطنان الثفالة تحت المائية والصخور الرسوبية80,000,000
مياه المحيط، والأصداف، والكائنات الحية40,000
الوقود الأحفوري (النفط، والغاز، والفحم الحجري)4,000
المواد العضوية في التربة1,500
الغلاف الجوي825
النباتات البرية580
تُعتبر ذرات الكربون في حالة تبادل مستمر فيما بين الكائنات الحية والميتة، والغلاف الجوي، والمحيطات، والصخور، والتربة. ومع كل نَفَس خارج، نطلق ثاني أكسيد الكربون من رئتينا إلى الغلاف الجوي، والذي يحتوي على ذرات الكربون الموجودة في النباتات والحيوانات التي نتغذى عليها. وربما كانت ذرات الكربون الموجودة في أجسامنا اليوم كانت تنتمي فيما مضى إلى العديد من النباتات والحيوانات المختلفة - لعل من بينها الديناصورات وغيرها من المخلوقات المنقرضة.
لقد تغير توزيع الكربون فيما بين الغلاف الجوي، والكائنات الحية، واليابسة، والمحيطات، على مر الزمن. فمنذ 550 مليون سنة تقريبًا كان تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 7000 جزء في المليون - وهو ما يمثل أكثر من 18 ضعفًا لما هو عليه اليوم. ولكن، أين ذهب كل هذا الكربون الذي كان موجودًا في الغلاف الجوي؟ لقد تحول في معظمه إلى صخور رسوبية مثل الحجر الجيري. وتعتبر كيفية حدوث ذلك جزءًا من القصة الأكبر لدورة الكربون.
حيث تُعد دورة الكربون مزيجًا من عمليات بيولوجية، وكيميائية، وفيزيائية، تعمل على نقل الكربون من مكان إلى مكان.
توضح الصورة بعضًا من العمليات التي ينتقل بها الكربون فيما بين الكائنات الحية والميتة، والغلاف الجوي، والمحيطات، والصخور، والتربة. ولكنها لا تشمل التدخلات البشرية.
انقر فوق الصورة لمشاهدة رسم متحرك يظهر العمليات الكيميائية التي تشكل أساس عمليات نقل الكربون.
المخزون والتدفق
يعتبر النموذج المسمى "المخزون والتدفق" أداةً مفيدةً لفهم كيفية عمل دورة الكربون. تخيل حوض استحمام مملوءًا جزئيًا بالماء. يسمى هذا الماء المخزون. إذا فتحت الصنبور فسوف يكون هناك تدفق للماء داخل الحوض يعمل على زيادة المخزون. إذا فتحت المصرف فإن الدفق الخارج سيؤدي إلى إنقاص المخزون. ويمكننا اعتبار كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوى مخزونًا. أما العمليات المختلفة التي تضيف إلى المخزون أو تُنقِص منه، فتمثل التدفقات. تعرف على المزيد حول
المخزون والتدفق.
بالوعات ثاني أكسيد الكربون ومصادره
يطلق على الأشياء التي تعمل على إزالة الكربون من الغلاف الجوي بالوعة الكربون. على سبيل المثال، تستهلك النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون خلال عملية التخليق الضوئي. أما حرق الخشب والوقود الأحفوري، فيمثلان مصادر لثاني أكسيد الكربون. وتشكل المحيطات مصدرًا لثاني أكسيد الكربو2 ومصبًا له كذلك. ويرجع السبب في ذلك إلى أن ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء الملامس لسطح المحيط يذوب في الماء، ومن ثم تتم إزالته من الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون المذاب في الغلاف الجوي. ويتوقف التوازن بين تلك العمليتين على عدة عوامل، كما يتغير بمرور الوقت. وفي الوقت الحالي، تعد كمية ثاني أكسيد الكربون الذائبة في المحيطات أكثر من تلك التي يتم إطلاقها. ومعنى ذلك، أن المحيطات تشكل في الوقت الراهن بالوعات لثاني أكسيد الكربون.
يتبع...