私たちは化石燃料中毒であることを誰も疑う余地のない地点に達しています。私たちの独特の生産と消費スタイルは炭素循環に直接干渉します。副次的影響として気候変動が増大する。物質保存の法則によれば、物質は生成も破壊もされず、ただ変換されるだけであり、各変換ではわずかな割合のエネルギーが熱の形で失われます。そのため、炭素は何千年もの間、再循環を止められません。何千年も。
炭素循環が何のためにあるのか、人間がどのように介入しているのか、炭素循環における光合成と呼吸がどのように重要な要素であるのかを知りたい場合は、私たちがあなたのために用意したこの「ワイルド＆グリーン」の記事を遠慮なくお読みください。炭素循環とは何か、それがどのように機能するのか、そしてその重要性を明らかにします。
炭素循環とその仕組みとは何ですか?
炭素循環の概要として、これは生物圏、岩石圏、大気圏、水圏を通じた炭素の動きを記述する生物地球化学的循環であると言えます。炭素は地球上で最も豊富な元素の 1 つです。
このサイクルは、生物学的炭素サイクルと生物地球化学サイクルに細分されます。 1 つ目では、生物圏は光合成 (炭素保持) と呼吸 (炭素返還) を通じて大気との交換を調節します。 2 番目の状態では、生物圏および残りのサブシステムを介した CO2 の交換が制御されます。炭素循環がどのような構成になっているかについては後ほど詳しく説明しますが、以下と表紙の画像ですでに炭素循環の図を見ることができます。
炭素循環の仕組み
炭素循環は、生成、合成、固定の部分に分けることができます。生産は炭素を排出するプロセスに基づいています。合成とは、大気から炭素を除去し、より複雑な分子に変換することです。最後に、固定部分がこの要素が閉じ込められる場所です。
1. 炭素の生成
炭素の生産において、生物圏は呼吸の過程で CO2 を吐き出します。そして分解と発酵の際にCO2とCH4を排出します。一方、水圏は温度変動により温度が上昇すると溶解したCO2を排出します。同様に、火山噴火中に鉱物や岩石に存在する炭素が放出されるときに、リソスフェアは CO2 を放出します。
2. 炭素合成
合成は光合成生物（植物、藻類、および特定の細菌）によって行われます。光合成中、CO2、水、光エネルギーの組み合わせが有機物と酸素に変換されます。このプロセスでは、無機 CO2 は生物がより吸収しやすい有機化合物に変換されます。一方で、有機骨格の蓄積による浅海の石灰岩やドロマイトによる地殻の形成も、最終的には炭素を除去することになります。
3. カーボン固定
炭素固定はカーボンシンクに蓄えられます。これらは、大気から炭素を捕捉して貯蔵する天然または人工の貯留層です。自然のものの中には、海洋、動植物のバイオマス、 永久凍土、石灰岩の堆積岩（地質炭素循環）、化石資源の堆積物（石炭、石油、天然ガス、メタンハイドレート）などがあります。これらの堆積物の破壊により、大気中の炭素濃度が増加します。
水圏に溶解した CO2 は、低温で保管するのが最適です。海洋はアマゾンよりもさらに大きな炭素吸収源であると考えられています。リソスフェアには、石灰質および炭素質の岩石を通して炭素の多くがその中に保持されています。そこでは化石燃料の鉱床が見つかっています。これらの堆積物は形成されるまでに何千年もかかり、その燃焼によって大気中に CO2 が追加されるだけでなく、地球が再生する時間を与えないような速度で私たちはそれらを抽出し、使用しています。
石炭がどのように形成されるかを知りたいと思うかもしれません。
炭素循環の重要性
ここまで来ると、なぜ炭素循環が重要なのかを自問するのが普通です。前に述べたように、炭素は生物圏の機能と地球の気候の調節に不可欠であると結論付けることができます。ここで、 生物にとっての炭素の重要性について詳しく読むことができます。
しかし、自然の炭素循環が変化し、大気中の炭素の存在が増加すると、とりわけ温室効果が悪化します。このリンクでは、自然温室効果と人工温室効果の違いについて学びます。
人間は炭素循環にどのように介入するのでしょうか?
炭素循環は、他の生物地球化学循環と同様、閉鎖物質循環です。しかし、産業活動に伴う人為的影響は、化石資源の燃焼を通じてサイクルを加速するだけでなく、そのサイクルを開きました。この事実は、可能な限り物質をリサイクルし、同化不可能な廃棄物が有害な速度で生成されないようにするという、生態系の基礎となる持続可能性の原則に影響を与えます。
化石燃料の燃焼により、光合成生物が同化して保持できない速度で CO2 が大気中に放出されます。リソスフェアに保持されていたのは炭素でしたが、現在は大気中に蓄積し、 温室効果を増大させています。さらに、 地球温暖化により海洋温度が上昇します。 CO2 は冷水によく溶ける気体であるため、海洋温度が上昇すると、より多くの CO2 が大気中に放出され始め、正のフィードバック ループが形成されます。予想通り、人間によって行われた大規模な森林伐採も植物バイオマス吸収源の体積を減少させることで、これらすべてに影響を与えています。
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