دورة الكربون هي إحدى العمليات الحيوية الأساسية للأرض، التي تحكم حركة ذرات الكربون عبر الغلاف الجوي والمحيطات والتربة والكائنات الحية والتشكيلات الجيولوجية، وفهم هذه الدورة ضروري ليس فقط لفهم كيف تحافظ الحياة على نفسها، بل أيضاً لفهم العوامل المحركة لتغير المناخ الحديث، حيث أن الأنشطة البشرية ما زالت تُطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (CO).

ما هو "كربون سيكل"؟

وتصف دورة الكربون التبادل المستمر للكربون بين المجالات الرئيسية للأرض: الغلاف الجوي، والهيدروسفير (المحيطات وغيرها من هيئات المياه)، والغلاف الجوي الليثيوبي (قشر الأرض)، والمحيط الحيوي (جميع الكائنات الحية) وتنتقل الكربون عبر هذه الخزانات في أشكال كيميائية - خاصة مثل ثاني أكسيد الكربون (المبادلات العضوية للكربون المشبع بالفلور)(2).

The Major Reservoirs of Carbon

ومن المفيد، في فهم دورة الكربون، دراسة مكان وجود الكربون وما هو الكميات، وأكبر خزان للكربون هو الغلاف الجوي الليثيوبي، حيث يُحبس الكربون في صخور الرسوبيات مثل الحجر الجيري وفي الوقود الأحفوري مثل الفحم والزيت والغاز الطبيعي، وتشكل المحيطات ثاني أكبر مستودع للكربون النشط، ويزيد فيها الكربون عن الغلاف الجوي بمقدار 50 مرة.

الكربون في الغلاف الجوي

The atmosphere holds approximately 880 geatons of carbon (GtC) as CO2], along with smaller amounts of methane (CH]4) and other trace gases, this concentration has risen from about 280 parts per million (ppm) in pre-industrial effects over 420

Carbon Oceanic

وتخزن المحيطات حوالي 000 38 من هذه المادة ككربون غير عضوي مذاب، وأيون من مركبات الكربون، وأيون من الكربون، وهي تعمل كبواليع كبير من الكربون، وتستوعب نحو ربع ثاني أكسيد الكربون الذي يسببه الإنسان(2) (2) ] انبعاثات كل سنة، ويبطئ هذا الارتفاع من حرارة الكائنات الحية، ولكنه يؤدي إلى تضخيم أحماض المحيطات، مما يؤدي إلى إلحاق الضرر.

الكربون الأرضي

وتخزن النظم الإيكولوجية للأراضي نحو 500 2 غات سي في المواد العضوية والتربة النباتية، وتكتسي الغابات أهمية خاصة، حيث أنها تحمل أغلبية الكربون الأرضي، غير أن إزالة الغابات وتغيُّر استخدام الأراضي قد خزن الكربون في الغلاف الجوي، مما يعجل بتغير المناخ.

الكربون الجيولوجي

ويحتوي الغلاف الجوي على ما يقدر بـ 60 مليون غاتسي، معظمها في الصخور الرسوبية مثل الحجر الجيري المتكون من الكائنات البحرية، وهذا الخزان يتبادل الكربون مع الخزانات الأخرى ببطء شديد، التي تتجاوز النطاقات الزمنية التي تستخدم فيها التكتون ملايين السنين، ويجري حالياً إنتاج وقود الأحواض التي تمثل جزءاً ضئيلاً من الخزان الجيولوجية وإحراقها بمعدل يتجاوز بكثير إطلاقات طبيعية.

العمليات الرئيسية التي تقود دورة الكربون

إنَّ الكاربون ينتقل بين الخزانات من خلال سلسلة من العمليات البيولوجية والكيميائية والفيزيائية، ففهم هذه العمليات أمر حاسم للتنبؤ بكيفية استجابة دورة الكربون للاضطرابات البشرية الجارية.

التليفزيون

وتستخدم النباتات والطحالب والبوكتيريا ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 2 والماء إلى مركبات عضوية (سغار) وأكسجين، وهذه العملية تزيل ثاني أكسيد الكربون ](2) من الغلاف الجوي وتخزن الكربون في الأنسجة النباتية.

البعث

All living organisms, including plants, animals, and microbes, release CO2 back into the atmosphere as a byproduct of cellular respiration. In this process, organic carbon is broken down to release energy, returning carbon to the atmosphere. Plant respiration alone accounts for roughly half of the carbon they fix through photosynthesis, while soil microbes dead

البت في الموضوع

وعندما تموت الكائنات الحية، تكسر الكائنات الحية مثل البكتيريا والفطري المادة العضوية، وتطلق ثاني أكسيد الكربون (2) ] والميثان في الغلاف الجوي وتعيد المغذيات إلى التربة، ويتوقف معدل التحلل على درجة الحرارة والرطوبة وتوافر الأكسجين، وفي ظروف باردة أو مائية، تباطأ التربة، مما يؤدي إلى حدوث تباطؤ في التربة.

التعبئة

حرق الكتلة الحيوية (النار الحراري، الحرق الزراعي) أو الوقود الأحفوري يُثبّت بسرعة الكربون، ويُطلق ثاني أكسيد الكربون (2) ] والغازات الأخرى، وتشكل الحرائق البرية جزءاً طبيعياً من العديد من النظم الإيكولوجية، ولكن تواترها وكثافتها تتزايدان بسبب تغير المناخ، ويضيف الاحتراق البشري للوقود الأحفوري نحو 10 انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون سنوياً إلى الغلاف الجوي(أ).

سطح المحيطات وتداولها

The oceans absorb CO2 directly through air-sea gas exchange. Once dissolved, CO]2]]] reacts with seawater to form carbonic acid, bicarbonate, and carbonate ions. This chemical buffering allows the ocean to store large amounts of carbonnia circulation, including the formation of deep Ocean mill

الطقس والفولكانية

"الطقس الكيميائي للصخور المسيلّة والكربونية يستهلك ثاني أكسيد الكربون" "2[[FLT:

The Carbon Cycle and the Greenhouse Effect

(أ) تأثير الدفء هو ظاهرة طبيعية تحافظ على سطح الأرض على نحو 33 درجة مئوية من الحرارة التي تكون دون وجود مناخ.

الاضطرابات البشرية في دورة الكربون

وتتغير الأنشطة البشرية في دورة الكربون على نطاق عالمي، وذلك أساساً عن طريق إطلاق الكربون الذي خُزِّن لملايين السنين في الوقود الأحفوري وتغيير سطح الأرض الذي كان يعمل سابقاً كبواليع للكربون.() ويُلاحظ الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ تقرير التقييم السادس تغير المناخ بشكل لا لبس فيه بالنسبة للتأثير البشري.

Fuel Combustion

(أ) إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ([FLT:])(2) [(FLT:1]) التي تمثل نحو 90 في المائة من مجموع الانبعاثات من الأنشطة البشرية.() وفي عام 2022، تزيل ثاني أكسيد الكربون العالمي (2) الانبعاثات من الوقود الأحفوري والصناعة بلغ حوالي 36.8 بليون طن.

إزالة الغابات وتغيير استخدام الأراضي

وتزيل الغابات لأغراض الزراعة والتحضر والأخشاب الغطاء النباتي الذي سيستوعب لولا ذلك ثاني أكسيد الكربون 2] من خلال تركيب الصور الفوتوغرافية، وعندما تحترق الغابات أو تترك للتحلل، يُطلق الكربون المخزن في الأشجار والتربة إلى الغلاف الجوي، ويُعزى تغير استخدام الأراضي إلى نحو 10-15 في المائة من مجموع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ [FLT:T.](2).

العمليات الصناعية

وتصدر بعض الأنشطة الصناعية ثاني أكسيد الكربون 2 كمنتج ثانوي كيميائي، مثلاً إنتاج الأسمنت، وهو إمارة من ثاني أكسيد الكربون (2) عندما يكون الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) مسخَّراً لإنتاج ليم (أكسيد الكالسيوم) وتزيد هذه المصادر من 5 في المائة إلى مجموع الانبعاثات البشرية ومن الصعب التخفيف من هذه التكنولوجيات الجديدة.

الأثر على السندات الطبيعية

While land and ocean sinks continue to absorb roughly half of human CO2 emissions, their efficiency may decline in a warming world. Warmer waters hold less CO2, and heat-stressed forests may suffer from droughts, fires, and pest outbreaks, reducing their ability to sequester carbon.

آثار خلية الكربون المتوازنة

The disruption of the carbon cycle by human activities has profound consequences for the climate system, ecosystems, and human societies. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)] provides comprehensive education resources on these impacts.

Global Warming and Climate Extremes

وقد أدت الزيادة في غازات الدفيئة بالفعل إلى ارتفاع متوسط الحرارة العالمية بأكثر من درجة مئوية واحدة. ويزيد هذا الاحترار من الدورة الهيدرولوجية، مما يؤدي إلى جفاف أشد في بعض المناطق وإلى حدوث حالات هطول الأمطار في مناطق أخرى، وقد أصبحت الموجات الحرارية أكثر تواتراً وشدة، بينما يتناقص الجليد البحري في القطب الشمالي بسرعة، وقد تتجاوز نتائج الاحترار 3 درجات مئوية بحلول نهاية هذا القرن، مع حدوث كوارث.

التصحيح المحيطي

وقد امتصت المحيطات نحو 30 في المائة من ثاني أكسيد الكربون (2) ] التي انبعثها البشر، بينما يبطئ هذا الاحترار الجوي، فإنه يغير أيضاً كيمياء المياه البحرية.() وتُبقي ثاني أكسيد الكربون () على ثورات في شكل حامض كربوني، مما يقلل من معدل انتشاره في المحيط().

سطح البحر

ويؤدي ارتفاع درجات الحرارة العالمية إلى التوسع الحراري في مياه البحر وسقاعات الجليد المذوبة، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات سطح البحر، وقد ارتفع مستوى سطح البحر العالمي بحوالي 20 سم منذ عام 1900، ويتسارع المعدل، وتواجه المجتمعات الساحلية تزايدا في الفيضانات والتحات وتطفل المياه المالحة في طبقات المياه العذبة.

فقدان النظام الإيكولوجي والتنوع البيولوجي

تغيرات في درجة الحرارة والتنبؤ، إلى جانب ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون (2])، وتغيير الموائل، وتجبر الأنواع على الهجرة أو التكيف، ولا يمكن للعديد من الأنواع أن تواكب معدل تغير المناخ، مما يؤدي إلى انخفاض السكان وانقراضهم، وقد تتعرض الشعاب المرجانية بشكل خاص للتأثر بسبب الضغوط المتضافرة من مناطق الاحترار والتحمض.

استراتيجيات التخفيف والتكيف

ولتثبيت دورة الكربون وتفادي أسوأ آثار تغير المناخ، يلزم الجمع بين التخفيف (خفض الانبعاثات) والتكيف (تعديل التغييرات) وتقدم U.S. Environmental Protection Agency (EPA) معلومات مفصلة عن خيارات التخفيف من آثار تغير المناخ والتكيف معه.

الطاقة المتجددة والكفاءة

كما أن إصلاح الوقود الأحفوري بالطاقة الشمسية والريحية والهيدروة والنووية يمكن أن يخفض بشكل جذري انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (2) ، كما أن تحسين كفاءة الطاقة في المباني والصناعة والنقل يقلل من الطلب ويخفض الانبعاثات، وقد حددت بلدان كثيرة أهدافا صافية للانبعاثات لعام 2050، مما يتطلب نشرا سريعا لتكنولوجيات الطاقة النظيفة.

التحريج وإعادة التحريج

وتزيد زراعة الأشجار واستعادة الغابات المتدهورة من مغسلة الكربون الطبيعية، وتستوعب الغابات ثاني أكسيد الكربون [(FLT:0])(2) ] وتخزنه في الكتلة الأحيائية والتربة، غير أن إعادة التحريج يجب أن تُستخدم على نحو مدروس وحماية النظم الإيكولوجية القائمة، ويمكن أن يؤدي تحريج الأراضي العشبية أو الأراضي الخزفية في بعض الأحيان إلى ضرر أكبر من الخير إذا كان يقلل التنوع البيولوجي أو يخفف من التربة الغنية بالكربون.

Soil Carbon Sequestration

ويمكن للممارسات الزراعية المستدامة، مثل الزراعة غير المزروعة، والغابات الزراعية، أن تزيد كمية الكربون المخزن في التربة، فالسوال هي خزان كربون ضخم، بل إن زيادة صغيرة في محتوى الكربون فيها يمكن أن تحدث فرقاً كبيراً، وبالإضافة إلى ذلك، فإن استعادة الأراضي المتدهورة وحماية أراضي البساتين تمنع إطلاق الكربون المخزن.

Carbon Capture, Utilisation, and Storage

يمكن الجمع بين التكنولوجيات التي تلتقط ثاني أكسيد الكربون (2) ] من المصادر الصناعية أو مباشرة من الهواء (الصيد الجوي المباشر) وبين التخزين الدائم تحت الأرض أو في المنتجات، وهذه النُهج لا تزال باهظة الثمن وغير منشورة على نطاق واسع، ولكنها قد تكون ضرورية لتعويض الانبعاثات من القطاعات التي يصعب الوصول إليها مثل إنتاج الطيران والاسمنت.

التغييرات السلوكية والتدخلات في السياسات

إن الإجراءات الفردية - مثل الحد من النفايات الغذائية، وتناول اللحوم الأقل، واستخدام النقل العام، وزيادة الانبعاثات الأقل تلويثاً في مجال حفظ الطاقة، غير أن التغييرات النظامية التي تدفعها السياسة العامة هي تغييرات أساسية، فالتسعير الكربوني، وإعانات الطاقة المتجددة، ومعايير الكفاءة، والاتفاقات الدولية مثل اتفاق باريس، تهدف إلى توجيه المجتمعات نحو مستقبل منخفض الكربون.

خاتمة

إن دورة الكربون هي نظام مترابط للغاية يحافظ على مناخ الأرض في حالة قابلة للسكن لملايين السنين، فالأنشطة البشرية، ولا سيما احتراق الوقود الأحفوري وإزالة الغابات، قد أزالت هذا النظام توازناً، مما أدى إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون (2) ]، والاحترار العالمي، والتعطل البيئي الواسع النطاق.