הקשר בין מחזורי ביו-גיאוכימי ומערכות אקלים

מבוא

האקלים של כדור הארץ והעולם החי נעולים בדיאלוג מתמשך, הדדי.אקלים מעצב את ההפצה וההתנהגות של מערכות אקולוגיות, בעוד מערכות אקולוגיות אלה, דרך זרימת אלמנטים כמו פחמן וחנקן, משפיעים ישירות על הטמפרטורה, ההרכב והיציבות של האווירה.זה גורם הפיכה עמוקה כי שינויים במערכת אחת באופן בלתי נמנע מעוררים תגובות באחר, לעתים קרובות מגבירים או מעצימות את האווירה המקורית, הבנת הרשת הדחוסה בין המשתנים הטבעיים, אך ורק לחיזוי של צורות אקלים, אך לא רק על פני כדור הארץ, אלא גם על פני כדור הארץ, אלא גם על פני כדור הארץ, אלא גם על פני מחזורים, אלא גם על פני כדור הארץ, אלא גם על פני כדור הארץ, אלא גם מנבאים, אלא גם על פני כדור הארץ, רק על פני כדור הארץ, רק על ידי מחזורים, רק על פני כדור הארץ, רק על פני כדור הארץ, אלא גם על פני כדור הארץ, רק על ידי מחזורים, אשר מעצימות, רק על פני כדור הארץ, רק על ידי מחזורים, רק על ידי מחזורים, באופן בלתי נמנע, רק על ידי מחזורים, רק על ידי שינויים בתוך מחזורים, רק על ידי מחזורים, אשר מעצימותקפנים טבעיים, רק על ידי מחזורים, רק על ידי מחזור

מה הם מחזורי ביו-גיאוכימיים?

מחזורי ביו-גיאוכימי מתארים את התנועה והטרנספורמציה של אלמנטים כימיים כפי שהם עוברים דרך אורגניזמים חיים, אדמה, מים, ואת האוויר. מחזורים אלה חיים על ידי ביצוע חומרים מזינים חיוניים הזמינים בצורות כי אורגניזמים יכולים להשתמש, והם פועלים לאורך זמן בקנה מידה החל מ דקות עד אלפי שנים. המחזורים הגלובליים העיקריים כוללים פחמן, חנקן, זרחן, מחזורי מים, כל אחד עם מאגרים נפרדים, שליטה בשפעת, מנגנונים.

מעגל הפחמן

פחמן נע בין האווירה (כמו CO2), הביוספרה (חומר אורגני בצמחים וקרקע), האוקיינוסים (הפחמן הלא אורגני), והליטוספרה (דלקים פוסיליים וסלעים פחמן) (מערכת האקלים מאמתה היטב את החילופים הללו. לדוגמה, טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את שיעור הפיראטיות הקרקעית, שחרור CO2, בעוד שזרם בתפוצה האוקיינוס משפיע על פני כדור הארץ.

מעגל ניטרוגן

Nitrogen הוא חיוני עבור חלבונים וחומצות גרעין.It מחזורי באמצעות תיקון (ההעברה של N2 ל אמוניה על ידי microbes), nitrification, הטמעת ו denitrification. פעילויות אנושיות - במיוחד תהליך Haber-Bosch והשימוש בהפריה - ישכפל את שיעור הייצור החנקן תגובתי, המוביל להגדלה של תחמוצת ניטרוזיס נשיגמה (N2), גז חזק, מהפך, מהפך, מהפך, מפצעי אקלים, ומשתנה.

מחזור ה-Phosphorus Cycle

Phosphorus הוא מפתח מגביל חומרים מזינים במערכות אקולוגיות ארציות וquatic.It מחזור לאט דרך מזג אוויר סלע, עלייה צמחי, ובסופו של דבר סימנטציה.בניגוד פחמן וחנקן, זרחן אין מרכיב אטמוספירי גדול, כך מחזורו מושפע מאוד על ידי שימוש בקרקע ושחיקה, אשר ניתן לשנות את דפוסי המשקעים תחת אקלים מזיז.

מעגל המים

תנועת המים באמצעות evaporation, condensation, משקעים, וריצה היא עצמה מחזור ביו-גיאוכימי וקישור קריטי בין כל המחזורים האחרים. אספקת מים מתמוססת חומרים מזינים, חום, ומדורגת תגובות כימיות. שינויי אקלים מגבירים את מחזור המים, המוביל למשקעים קיצוניים יותר ובצורת ממושכת, אשר בתורו משבש זמינות תזונתית ופרודוקטיביות אקולוגית.

תפקיד מערכות האקלים

מערכת האקלים מורכבת מהאינטראקציות המורכבות בין האווירה, הידרוספרה, גיאוספירה, זעקה, הביוספרה כי יחד לקבוע תבניות מזג אוויר ארוכות טווח.התנהגותה מונעת על ידי אנרגיה סולארית, ריכוזי גז חממה, זרמי האוקיינוס, ופעילות געשית, בין גורמים אחרים.

אטמוספרה

האווירה מחזיקה חום ולחות, מפיצה אנרגיה באמצעות רוחות, ומשמשת כמאגרי העיקרי עבור רוב גזי החממה.שינויים בהרכב אטמוספירי - במיוחד CO2, מתאן, ו תחמוצת שיניים - מעבר לאזן האנרגיה העולמית, המוביל להתחממות או קירור. בתורו, הטמפרטורה והלחות של האווירה של פוטוסינתזה, פיראטיות, ופירוק, ישירות הפיכה למחזור פחמן וחנקן.

הידרוספירה

אוקיינוסים, אגמים, נהרות ומים קרקעיים מאחסנים כמויות עצומות של חום ופחמן.הים נספגים כ-30% מה- CO2 האנתרורופוגניים, מה שמוביל לחומצה באוקיינוס – שינוי כימי ישיר של מחזור הפחמן הימי.הזרמים גם מעבירים חומרים מזינים על פני מרחקים עצומים, המשפיעים על הפריון הראשוני והפצה העולמית של מערכות אקולוגיות ימיות.

גיאוספירה

כדור הארץ המוצק - סלעים, משקעים וקרקעות - מכיל את המאגר הגדול ביותר פחמן בצורת מינרלים פחמן חומר אורגני מאובנים.מזג של סלעים סילקויים צורכת CO2 על פני לוחות זמנים גיאולוגיים, מתן משוב אקלים ארוך טווח. על פני זמן קצר יותר, התפרצויות געשיות יכול להזריק דו-חמצני ואפר לתוך השכבות, באופן זמני, קירור האקלים חיוני גם על פני אקלים חיוני.

Biosphere

יצורים חיים הם משתתפים פעילים במחזורים ביו-גיאוכימיים. Forests, דשא, וקהילות פיטוplankton לתקן פחמן, מים טרנספיריים, ומחזור חומרים מזינים.תגובת הביוספרר לשינוי האקלים - כגון שינויים במינים, שינויים בפריון או מת לאחור - הנקה חזרה למערכת האקלים.

בין מחזורי ביו-ג'וכימיקלים לבין אקלים

הקישור אינו רחוב חד-דרך פשוט; הוא רשת דינמית, לעיתים קרובות לא ליניארית של אינטראקציות. משתנים אקלים כגון טמפרטורה, משקעים ואור למשול ישירות את שערי תהליכים ביולוגיים וכימיקליים. להיפך, שינויים בשפע של גזי חממה או בתכונות קרקעיות (אלפאדו, גסות) לשנות את האקלים.

השפעת שינויי אקלים על מחזורי ביו-גיאוכימיים

טמפרטורה וקצב תגובה

תהליכים אנזים ומיקרוביאליים בדרך כלל מאיצים בטמפרטורה עולה, עד לנקודה. באדמה, טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את הפעילות של decomposers, המוביל לשחרור מהיר יותר של CO2 ו- N2O. זה רגישות טמפרטורה אומר כי התחממות גלובלית יכולה לגרום פליטות גזי חממה נוספת מ permafrost, אפונה יערות טרופיים, יצירת משוב חיובי.

אחריות וזמינות מים

שינויים בדפוסי הגשמים משנים את לחות הקרקע, השולטת בתחבורה תזונתית ופעילות של מיקרובים אירוביים מול אנאירוביים.תנאים ד"רייר להפחית את הפרודוקטיביות של הצמח ולהגדיל את הסיכון של אש, אשר ממיר במהירות את הביומסה פחמן לתוך CO2.תנאים רטובים בקווי הרוחב גבוהה עשויים להאיץ את היטלים התזונתיים והגדלה של ייצור מתאן באדמה מים ספוגים.

אספקת Ocean

בעוד האוקיינוס סופג יותר CO2, ה- pH טיפות.שינוי כימי זה מקטין את הזמינות של תות פחמן, משבח את היכולת של אלמוגים, דגי פגזים וכמה פלאטון לבנות פגזים פחמן סידן או שלדים. זה גם משנה את הספקטרום של פחמן דו-חמצני מבוזר ויכול להשפיע על היעילות של משאבת הפחמן הביולוגית - התהליך שבו חומר אורגני עמוק לאוקיינוסים.

השפעות על מחזורי ביו-ג'וכימיקלים על אקלים

מעגל הפחמן ואווירת הפחמן CO2

מחזור הפחמן הוא המחזור הביו-גיאוכימי החשוב ביותר מבחינת רגולציה על האקלים על פני כדוריות זמן אנושיות.טביעות פחמן טבעיות - במיוחד האוקיינוס והכדורים הארציים - סופגות כיום כמחצית מפליטת הפחמן הדו-חמצני האנתרופוסופית.אם אלה שוקעים (למשל, בשל אובדן יערות, התחממות האוקיינוס, או ירידה בצמיחה פירטוטנקטון), שבריר גדולה יותר של פליטת CO2 שנותרה באטמוספירה מאית, משתנה.

Nitrogen Cycling ו Nitrous Oxide

שימוש חקלאי של דשנים חנקן הפך את מחזור החנקן למקור גדול של N2O, שיש לו פוטנציאל התחממות גלובלית כמעט 300 פעמים כי של CO2 מעל 100 שנים. ייצור N2O רגיש מאוד לטמפרטורת הקרקע ולחות, כלומר אקלים התחממות יכול לקדם יותר פליטות N2O, שיפור נוסף התחממות יתר.בנוסף, עלייה של חנקן מן האווירה של יערות דשא, באופן זמני להגביר אינטראקציה שלילית עם חנקן שלילי.

אספקת מים

גידול משפיע על מחזור המים באמצעות טרנסספירציה וירוטי קאנופי. יערות גדולים, במיוחד יערות גשם טרופיים, מחזור לחות ולשמור על דפוסי גשם אזוריים. Deforestation או יער מופרש בצורת מפחית את המיחזור הזה, שעלול להוביל לאקלים מקומי יותר, לולאה משוב חיובי כי עוד מקטין את המערכת האקולוגית.

מחקרים על Interconnection

הגשם של אמזון

אגן האמזונס מאחסן כ-150-200 מיליארד טון של פחמן בצמחייה ובקרקעותיה.האזור ממלא תפקיד מרכזי במחזור ההידרולוגי, עם היער שהופך כמויות עצומות של מים אשר מאוחר יותר נופלים כמו גשם, שמירה על אקלים רטוב.התמדה לחקלאות ולחלוקה של מחזורי פחמן ומים: הוא משחרר פחמן, מקטין את הבלבול, ומזוזות את המשקעים ההתחממות הגלובלית: "מעגל הגשם"ר הגשם" 2" (NAFvbsp; 2) עלול להפוך את כדור הארץ להתחממות כדור הארץ, כולל פחמן ומחזור גשם, כולל פחמן ומחזור גשם, וכדור הארץ, כולל פחמן ומחזור גשם, כולל פחמן ומחזור: "גשם גדול יותר: התחממות כדור הארץ: 0.

איסט הארקטי Permafrost

[ה] Permafrost - שטח שנשאר קפוא במשך לפחות שנתיים רצופות - מתחתן כ 24% משטח הקרקע של צפון Hemisphere; הוא מכיל חנויות ענק של פחמן אורגני (המוגדר ב 1,400 מיליארד טון) וחנקן שצבר יותר מ -20 שנים. as Arcticטמפרטורות עלייה, permafrost permrost t t t t, חשיפת חומר אורגני לתפוצה מיקרו-ביוטית זו, CO2 מתאן-Fenvate, במיוחד, 000 ו-F2, הוא יכול להיות ממטרדלהלן:2F2F2Fenvrecavrevrefrost) ממטרההההההההההההתקיפה גבוה יותר ממטרההההההההההההתקיפה של כדור הארץ חזק יותר מ-F1, 000 גבוה יותר ממטרהתיקים: 1 ממטרהההההתמילאההההתיקים, במיוחד מ-F1, 000 גבוה יותר ממטרהתיקים, 000 גבוה יותר מהתחממות כדור הארץ, 000 גבוה יותר מ-F1, 000 גבוה יותר ממטרההה, 000 חזק יותר ממטרה, 000:

Ocean Acidification ו-Bioology Carbon Pump

במהלך שתי מאות השנים האחרונות, האוקיינוס לקח כ-30% מה- CO2 הנפלטים מפעילות אנושית.זה תופס את ה- pH ומצמצמצמי את ריכוז היון פחמן- תהליך המכונה חומצת האוקיינוסים.הניסויים מראים כי חומציות פוגעת בצמצום הדחיסה של מחזור פחמן-אטומי (Culopods) כגון coccolithopes ו pteropods, אורגניזמים חשובים עבור משאבת הפחמן הביולוגית אם ה-Af2 עלולים להיחלשים פחות מלמטה) להפחתה של כדור הארץ.

השלכות למדיניות סביבתית

מכיוון שמחזורים ביו-גיאוכימיים ואקלים הם כל כך מתוחים, התערבויות מדיניות שמכוונות רק היבט אחד של מערכת כדור הארץ עלולות לייצר השלכות בלתי צפויות במקומות אחרים.פעולה יעילה של אקלים צריכה לשקול את מלוא האינטרנט של אינטראקציות, כולל תופעות הלוואי של אסטרטגיות הסתגלות והתאמה על מחזורי מזון, שימוש בקרקע, ומגוון ביולוגי.

שיקולים למדיניות מפתח

• (FLT:0) מזהמים טבעיים פחמן טבע.FIRLT:1 ; שימור יערות, רטובות, בלוטות, ומנוטעים לא רק לפחמן, אלא גם מסדיר מחזורי מים ותומכת במדיניות שימור תזונתית, אשר מפחיתה את הדהרה ולקדם דחייה הם בין הדרכים היעילות ביותר לשמור פחמן מהאווירה תוך שמירה על שירותי אקולוגיה קריטיים.
• (FLT:0) חנקן חקלאי יעיל יותר.FLT:1 הפחתה של יתר יכול להפחית את פליטות N2O ולמנוע כריתת מים.חקלאות טרום-החסין, כיסוי, וניהול תזונתי משולב יכול לעזור להפחית את פליטות תוך שמירה על היבול.
• (FLT:0) ,Adress permrost thaw.cioFLT:1 מאז משוב של permafrost הוא בעיקר מעבר לשליטת האדם פעם יזמה, הדרך היחידה להגביל את גודלו היא להפחית את פליטות גלובליות במהירות.
• (FLT:0) מניעת האוקיינוס מראש.FLT:1 חיתוך פליטות CO2 הוא הפתרון העיקרי, אבל אסטרטגיות כגון הגנה על מערכות אקולוגיות ימיות (למשל, שחזור מיטות ים ושוניות אלמוגים) יכולות לשפר את החוסן המקומי.
• (FLT:0) תכנון לשימוש קרקעי עם הפחתה של האקלים.FLT:1 צמחי ביו-אנרגיה בקנה מידה גדול, אם מנוהלים בצורה גרועה, יכול להתחרות בייצור מזון ומשאבים מים, משבש מחזורי מזון ומים מקומיים.מדיניות שימוש בקרקע בר קיימא חייבת להעריך את פערי הסחר בין פליטת פחמן, מגוון ביולוגי, ואמינות ביו-גיאוכימית.

מסקנה

הקשר בין מחזורי ביו-גיאוכימי ומערכות אקלים אינו פרט היקפי של מדע כדור הארץ - הוא המנגנון המרכזי השולט בהרגלות של כדור הארץ.כל טון של פחמן, כל מולקולה של חנקן, כל טיפה של מים שעוברים דרך הסביבה קשורה לאיזון האנרגיה ולטמפרטורה של כדור הארץ.