یکی از عناصر اصلی شیمیایی که در چرخه‌ی زندگی اهمیت دارد، کربن است. کربن عنصری اساسی برای تمام شکل‌های مختلف زیست محسوب می‌شود. پیش از بررسی تأثیر کربن بر اتمسفر، نیاز به درک این مطلب است که کربن چگونه در محیط‌های گوناگون مانند بیوسفر، ژئوسفر، هیدروسفر و اتمسفر حرکت کرده و یک چرخه‌ی بیوشیمیایی را ایجاد می‌کند.
کربن در چهار منبع اصلی و مهم زیر (لایه‌های اکوسفر) وجود دارد:
- در اتمسفر (هوا کره) به صورت دی اکسید کربن
- در بیوسفر (زیست کره) به صورت مواد و ترکیبات آلی
- در هیدروسفر (آب کره) به صورت دی اکسید کربن محلول
- در ژئوسفر (زمین کره) به صورت کربنات کلسیم (CaCO3) و بعضی کانی‌ها و همچنین در مواد هیدروکربوری
چرخه کربن در لایه‌ها (کره‌های) سیاره‌ی زمین
هر کدام از منابع یاد شده، در چرخه کربن سهم بزرگی دارند. کلید اصلی در چرخه‌ی کربن، بیوسفر است. در این محیط، گیاهان به طور مداوم دی اکسید کربن را از محیط اتمسفر خارج می‌کنند و سپس آن را می‌شکنند و در اثر پدیده فتوسنتز ترکیبات آلی ایجاد می‌کنند. با از بین رفتن گیاهان، مواد آلی در ترکیب با اکسیژن موجود در اتمسفر، تجزیه می‌شوند و مجدداً دی‌اکسیدکربن تشکیل می‌دهند. عبور از میان بیوسفر آنقدر سریع است که مجموع دی اکسید کربن در اتمسفر هر چهار سال و نیم یکبار به گردش در می‌آید.
با این حال، مسیرهای بیوسفر با مسیرهای آب‌کره و زمین‌کره در حال ارتباط و فعل و انفعال می‌باشد. تمام کربنی که از ژئوسفر به بیوسفر رفته است، به سرعت به دی‌اکسیدکربن تبدیل می‌شود. قسمت بسیار کمی از دی اکسید کربن انتقال می‌یابد و در رسوبات انباشته و سپس مقداری از آن تدفین و در سنگ‌های رسوبی انبار می‌شود.
مواد آلی نهشته شده در رسوبات، در اثر برون زدگی، فرسایش و اکسید شدن مجدداً وارد اتمسفر می‌شود. دی اکسید کربن در اتمسفر ممکن است به صورت محلول در آب‌ها و هیدروسفر باشد. در این صورت توسط گیاهان آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ به همان صورتی که کربن دی‌اکسید موجود در هوا توسط گیاهان استفاده می‌شود.
بعلاوه، جانوران آبی برای ساختن صدف، کربنات کلسیم و دی‌اکسیدکربن را جذب می‌کنند. هنگامی که جانور از بین می‌رود، این صدف‌ها در کف دریا جمع شده و با هر نوع ترکیبات کلسیم ترکیب می‌شوند و به صورت رسوب شیمیایی در می‌آیند و وقتی متراکم و سیمانی می‌شوند، سنگ آهک را تشکیل می‌دهند. بنابراین مقداری کربن نیز به چرخه‌ی سنگ می‌پیوندد.
در نهایت چرخه‌ی سنگ موجب ورود آهک به سطح زمین می‌شود و در صورت هوازدگی و فرسایش، تجزیه شده و CaCO3 به صورت‌های مختلف به اتمسفر و هیدروسفر راه می‌یابد. فوران آتشفشان‌ها نیز از دیگر راه‌های ورود کربن موجود در لیتوسفر به اتمسفر است.
تأثیر انسان بر چرخه کربن
فعالیت‌های انسانی پیامدهایی به دنبال دارد که در این چهار لایه‌ی در برگیرنده‌ی کربن تغییراتی را ایجاد می‌کند. هنگامی که معدنکاری زغال‌سنگ صورت می‌گیرد یا نفت از مخازن پوسته‌ی زمین استخراج می‌شود، پس از استفاده شدن، ماده‌ی آلی به CO2 تبدیل می‌شود و باعث افزایش سرعت چرخه‌ی کربن می‌شود.
بیشتر بخوانید:
هنگامی که جنگل‌ها از بین می‌روند و یا کویرها گسترش می‌یابند و در نتیجه پوشش گیاهی در سطح زمین کاهش می‌یابد، وسعت منبع کربن بیوسفر کاسته می‌شود. هرچند تأثیر زندگی انسان به تنهایی چندان فاحش نیست، اما مجموع فعالیت‌های انسانی اثرات بسیار زیادی بر چرخه‌ی کربن دارد. مصرف سوخت‌های فسیلی و از بین بردن مناطق پوشیده از گیاهان، موجب رها شدن دی اکسید کربن و تجمع آن در اتمسفر می‌شود.
اگر دی اکسید کربن در هیدروسفر حل نشود و یا به سرعت در رسوبات دفن نگردد، محتوای کربنی موجود در اتمسفر به سرعت بالا خواهد رفت. این مسئله روشن است که میزان انحلال دی اکسید کربن در هیدروسفر بسیار کمتر از میزان ورودی دی اکسید کربن در اثر فعالیت‌های انسان به اتمسفر است، در نتیجه میزان دی اکسید کربن در اتمسفر به طور دائم در حال افزایش است.
منبع: کتاب زمین شناسی زیست محیطی، تألیف دکتر فریدون غضبان
