Jedan od najvažnijih biogeokemijskih procesa za život na planetu je ciklus ugljika. Riječ je o krugu koji stvara ugljik, izmjenu tvari i plinova između različitih sfera Zemlje. Odnosno, to je izmjena ugljika između biosfere, geosfere, hidrosfere i atmosfere. Stil ugljika otkrili su europski znanstvenici Joseph Priestley i Antoine Lavoisier. Zajedno s ciklusima vode i dušika, oni su najvažniji ciklusi koji omogućuju život na našem planetu. Ovome se dodaje važnost uspostavljanja atmosfere koja čini planet nastanjivim.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali sve što trebate znati o ciklusu ugljika i njegovoj važnosti.
Ugljik kao element života
Ugljik je ključni element za postojanje života. Većina poznatih organskih spojeva uključena je u brojne tvari organskog i anorganskog podrijetla. Jedan od kontinuiranih prijenosa ugljikovog ciklusa je onaj u kojem ova komponenta omogućuje njegovu ponovnu upotrebu i recikliranje. Naime, sposoban je održavati razine spomenutog elementa u stalnoj globalnoj ravnoteži.
Brojni su oblici ugljika u mnogim područjima. Možemo ga pronaći u podzemnim rezervama minerala ugljika i otopljenom organskom ugljiku u morskoj vodi. Također se nalazi kao ugljični dioksid u atmosferi kao rezultat vulkanskih emisija ili disanja živih bića. To je način na koji u mnogim procesima u kojima se živa bića raspadaju u nastalu organsku tvar uglavnom ima ugljik. U zonama raspadanja kakve jesu močvara i drugog zemljišta nalazi se u velikim količinama ugljika.
Za potrebe ciklusa ugljika, neke od tih naslaga smatraju se putovima razmjene ovog elementa. Postojanje ovih područja ključno je jer promiče širenje života koji ovisi o ugljiku da bi se razvio. Široko govoreći, možemo reći da su velike svjetske rezerve ugljika atmosferski ugljik, sadržaj ugljika u tijelima živih bića u biosferi, ugljik koji postoji otopljen u morskoj vodi i ono što se taloži na dnu oceana. Mogu se naći i na drugim mjestima, poput mineralnih naslaga u zemljinoj kori, te u područjima za vađenje nafte i drugih ugljikovodika.
Put izmjene ugljičnog ciklusa
Mjenice za koje djeluje ciklus ugljika su sljedeće:
- Procesi raspadanja fermentacije. Velike su naslage koje se sastoje od organske tvari i bogate su ugljikom. Organizmi koji u njemu žive zaduženi su za razgradnju i pretvaranje u ovu materiju. Energija se dobiva promjenom ispuštanja plinova u atmosferu poput metana i ugljičnog dioksida.
- Respiracija i fotosinteza. Zajedno s biotičkim i metaboličkim procesima, ti procesi oslobađaju i zahvaćaju ugljični dioksid iz atmosfere. Ovaj atmosferski dioksid emitira se kao nusproizvod, odnosno zahvaća Božji ugljik u atmosferi. Oni su također input u njegovim biokemijskim putovima. Ugljik iz ugljičnog dioksida biljke fiksiraju kao dio fotosinteze i oslobađa se zajedno s vodenom parom kada životinje dišu.
- Izmjena plina s oceanom. Oceani isparavaju zbog kontinuiranog djelovanja sunčevog zračenja. Tako se uspostavlja kružni tok vode. U tom procesu nastala vodena para otpušta se u atmosferu i pospješuje razmjenu plinova između atmosfere i oceana. Na taj se način ugljik dopušta da se otopi u vodi gdje se smatra fotosintetskim planktonom.
- Postupak taloženja. Sedimentacija se javlja i na kopnu i u moru. Ovdje će se višak ugljika u organskoj tvari u raspadanju, koji ne zauzimaju ostali oblici, nakupiti kako bi se dno oceana taložilo u dobrim raznim slojevima zemljine kore. Ostatak ugljika prerađuje se razgradnjom oblika života. Ovdje nastaju fosili, naslage ugljikovodika ili reaktivni sedimenti. To su jedan od razloga zašto se nafta smatra neobnovljivom vrstom energije. A to je da se proces taloženja događa na geološkoj vremenskoj skali.
- Prirodno ili umjetno izgaranje. Ljudski industrijski procesi i šumski požari prirodno se uzimaju u obzir u ciklusu ugljika. Ti su procesi odgovorni za godišnji porast ugljika u atmosferi. Znamo da je ugljični dioksid u atmosferi samo dio 1% cjelokupnog sastava zemljine atmosfere. Međutim, točan je omjer da efekt staklenika dobro djeluje. Povećanjem emisije ugljičnog dioksida od strane ljudi, efekt staklenika se povećava. To je uglavnom zbog izgaranja fosilnih goriva i oslobađanja organskih plinova kao proizvoda ljudske industrije. Emisije ugljika mogu se proizvesti i vulkanskim erupcijama.
Ravnoteža ugljičnog ciklusa
Svi gore spomenuti procesi odvijaju se istodobno i čine osjetljiv ciklus ravnoteže. Mora se imati na umu da kada se istodobno javlja, ugljik mora biti prisutan u svim okruženjima. Dio je tvari vrlo različite prirode. Prekidanje ciklusa ugljika značilo bi osiromašenje mnogih vitalnih područja za čovjeka i ostatak života.
Iz različitih studija poznato je da bi uništavanje ili prekidanje ravnoteže ugljikovog ciklusa moglo dovesti do kraja života kakvog poznajemo. Kao što vidite, ciklus ugljika vrlo je važan za razvoj života na planeti. Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o ciklusu ugljika i njegovoj važnosti.