Węgiel znajduje się w skałach (litosferze), wodzie (hydrosferze), powietrzu (atmosferze) oraz organizmach. Największe zasoby węgla zdeponowane są w skałach, dlatego to aktywność górotwórcza i wulkaniczna wywarły w poprzednich epokach najistotniejszy wpływ na uruchomienie tzw. wolnego obiegu węgla. Ten rodzaj obiegu węgla stabilizuje ilość COIndeks dolny 2₂ w atmosferze, a tym samym klimat naszej planety. Aby zauważyć działanie „termostatycznetermostat ziemskitermostatyczne”, potrzeba setek tysięcy lat. Naukowcy badają skład pęcherzyków powietrza uwięzionych niegdyś w lodach okołobiegunowych i na tej podstawie szacują ilość dwutlenku węgla. Porównanie z danymi geologicznymi pozwala stwierdzić, że Ziemia w minionych epokach wielokrotnie oziębiała się i ogrzewała.

Porównanie wolnego i szybkiego cyklu węglowego

Wolny cykl węglowy

Oceany są kolejnym ogniwem wolnego cyklu węglowego. Na powierzchni, gdzie woda i powietrze stykają się ze sobą, dwutlenek węgla ucieka do atmosfery i jednocześnie rozpuszcza się w morskiej wodzie. Tu w wyniku reakcji z cząsteczkami wody uwalniane są jony wodorowe – zwiększa to kwasowośćkwasowość, pHkwasowość oceanu. To z kolei sprzyja uwalnianiu jonów z osadów i skał oraz tworzeniu dwuwęglanów. Przed erą przemysłową uwalnianie i pobieranie COIndeks dolny 2₂ przez oceany pozostawało w równowadze. Od kiedy wzrosła emisja dwutlenku węgla spowodowana gospodarczą działalnością człowieka, do oceanu trafia więcej węgla, niż go opuszcza. Przez tysiąclecia ocean mógłby wchłonąć nawet 85% COIndeks dolny 2₂ emitowanego ze spalania paliw kopalnych, ale jest to proces bardzo powolny i związany z ruchem wody od powierzchni do dna. Wiatry, prądy morskie i temperatura wpływają na tempo pobierania dwutlenku węgla z atmosfery i zwracania go do niej. Jednak nasze zużycie paliw kopalnych i związana z tym emisja dwutlenku węgla rośnie w dużo szybszym tempie.

Szybki cykl węglowy

Ten cykl jest mierzony długością życia organizmów, gdyż polega na przemieszczaniu się węgla przez kolejne ogniwa łańcuchów pokarmowych w różnych ekosystemach, czyli przez biosferę. W ten sposób rocznie wędruje od miliarda do 100 mld ton węgla. W chemicznych wiązaniach łańcuchów węglowych zmagazynowana jest energia, która ulega wyzwoleniu z pokarmu w procesie oddychania tlenowego.

Węgiel może wrócić do atmosfery czterema drogami, choć wszystkie opierają się na tej samej reakcji chemicznej. Rośliny rozkładają glukozę, by uzyskać energię potrzebną do wzrostu. Zwierzęta (także ludzie) zjadają rośliny, plankton i inne zwierzęta, aby z rozkładu glukozy uzyskać energię konieczną do życia. Rośliny, plankton i zwierzęta kończą życie i są rozkładane przez bakterie, które także wykorzystują glukozę do uzyskania energii. Rośliny i inne organizmy mogą również zostać zniszczone przez ogień. W każdej z opisanych dróg tlen reaguje z glukozą, a produktami reakcji są dwutlenek węgla i woda.

Ilość dwutlenku węgla w atmosferze nie jest stała i zależy od cyklu życiowego roślin w różnych porach roku. Na półkuli północnej zimą, kiedy niewiele zimozielonych roślin prowadzi fotosyntezę, a wiele szczątków ulega rozkładowi, stężenie COIndeks dolny 2₂ w atmosferze rośnie. Wiosną, kiedy rusza wegetacja, ilość dwutlenku węgla spada. Dzieje się tak, ponieważ gaz ten jest pobierany przez liście i wykorzystywany do produkcji cukrów, a dalej tłuszczów i białek. Najniższy poziom COIndeks dolny 2₂ obserwuje się latem, kiedy rośliny na lądzie i w oceanach intensywnie go pobierają i wykorzystują do fotosyntezy. Jesienią rośliny kończą wegetację, a poziom dwutlenku węgla w atmosferze rośnie.

Słownik