lovesouthernsocial.com

Ang mga siklo ng carbon ay ang mga paggalaw ng displacement ng elementong carbon sa iba't ibang kapaligiran

Ang na-edit at na-resize na larawan ni Mitchell Grest, ay available sa Unsplash

Ang mga siklo ng carbon ay ang mga paggalaw ng displacement ng elementong carbon sa iba't ibang kapaligiran, kabilang ang mga bato, lupa, karagatan at halaman. Pinipigilan nito ang ganap na pagtatayo nito sa atmospera at pinapatatag ang temperatura ng Earth. Para sa geology, mayroong dalawang uri ng carbon cycle: ang mabagal, na tumatagal ng daan-daang libong taon, at ang mabilis, na tumatagal ng sampu hanggang 100,000 taon.

ang carbon

Ang carbon ay isang kemikal na elemento na matatagpuan sa kasaganaan sa mga bato at, sa mas mababang lawak, sa lupa, karagatan, gulay, atmospera, ang organismo ng mga nabubuhay na nilalang at mga bagay. Ito ay huwad sa mga bituin, bilang ika-apat na pinaka-masaganang elemento sa uniberso at mahalaga para sa pagpapanatili ng buhay sa Earth tulad ng alam natin. Gayunpaman, isa rin siya sa mga sanhi ng isang makabuluhang problema: pagbabago ng klima.

Sa napakahabang panahon na mga kaliskis (milyon hanggang sampu-sampung milyong taon), ang paggalaw ng mga tectonic plate at mga pagbabago sa bilis ng pagtagos ng carbon sa loob ng Earth ay maaaring magbago ng temperatura ng mundo. Ang Daigdig ay sumailalim sa pagbabagong ito sa nakalipas na 50 milyong taon, mula sa napakainit na klima ng Cretaceous (mga 145 hanggang 65 milyong taon na ang nakararaan) hanggang sa mga klimang glacial ng Pleistocene (mga 1.8 milyon hanggang 11,500 taon na ang nakararaan).

ang mabagal na ikot

Sa pamamagitan ng isang serye ng mga kemikal na reaksyon at tectonic na aktibidad, ang carbon ay tumatagal sa pagitan ng 100 at 200 milyong taon upang lumipat sa pagitan ng mga bato, lupa, karagatan at atmospera sa mabagal na nagaganap na siklo ng carbon. Sa karaniwan, sa pagitan ng sampu at 100 milyong tonelada ng carbon ang dumaan sa mabagal na cycle sa isang taon. Para sa paghahambing, ang mga emisyon ng carbon ng tao sa atmospera ay nasa order na 10 bilyong tonelada, habang ang mabilis na siklo ng carbon ay gumagalaw mula sampu hanggang 100 bilyong carbon bawat taon.

Ang paggalaw ng carbon mula sa atmospera patungo sa lithosphere (mga bato) ay nagsisimula sa ulan. Ang carbon sa atmospera, na sinamahan ng tubig, ay bumubuo ng carbonic acid, na idineposito sa ibabaw sa pamamagitan ng ulan. Tinutunaw ng acid na ito ang mga bato sa isang prosesong tinatawag na chemical weathering, na naglalabas ng calcium, magnesium, potassium o sodium ions. Ang mga ion na ito ay dinadala sa mga ilog at mula sa mga ilog patungo sa karagatan.

• Ano ang pinagmulan ng plastic na nagpaparumi sa karagatan?
• Ocean acidification: isang seryosong problema para sa planeta

Sa karagatan, ang mga calcium ions ay pinagsama sa mga bicarbonate ions upang bumuo ng calcium carbonate, ang aktibong sangkap sa antacids. Sa karagatan, karamihan sa calcium carbonate ay nagagawa ng mga organismo na bumubuo ng shell (tulad ng mga corals) at plankton (tulad ng coccolithophores at foraminifera). Matapos mamatay ang mga organismong ito, lumubog sila sa sahig ng dagat. Sa paglipas ng panahon, ang mga layer ng shell at sediments ay siksik at nagiging mga bato, na nag-iimbak ng carbon, na nagiging sanhi ng mga sedimentary na bato tulad ng limestone.

Humigit-kumulang 80% ng mga carbonate na bato ay nabuo sa ganitong paraan. Ang natitirang 20% ​​​​ay naglalaman ng carbon na nagmula sa mga nabubuhay na nilalang (organic carbon) na nabulok. Pinipilit ng init at presyon ang organikong materyal na mayaman sa carbon sa milyun-milyong taon, na bumubuo ng mga sedimentary na bato tulad ng shale. Sa mga espesyal na kaso, kapag ang mga organikong bagay mula sa mga patay na halaman ay mabilis na naipon, nang walang oras para sa agnas, ang mga layer ng organikong carbon ay nagiging langis, karbon o natural na gas kaysa sa mga sedimentary na bato tulad ng shale.

Sa mabagal na cycle, ang carbon ay ibinalik sa atmospera sa pamamagitan ng aktibidad ng bulkan. Iyon ay dahil kapag ang mga ibabaw ng Earth at crust ng karagatan ay nagbanggaan, ang isa ay lumulubog sa ilalim ng isa at ang batong dala nito ay natutunaw sa ilalim ng matinding init at presyon. Ang pinainit na bato ay muling pinagsama sa silicate na mineral, na naglalabas ng carbon dioxide.

• Carbon Dioxide: Ano ang CO2?

Kapag sumabog ang mga bulkan, pinalalabas nila ang gas sa atmospera at tinatakpan ang lupa ng siliceous na bato, na nagsisimulang muli sa pag-ikot. Ang mga bulkan ay naglalabas sa pagitan ng 130 at 380 milyong metrikong tonelada ng carbon dioxide bawat taon. Para sa paghahambing, ang mga tao ay naglalabas ng humigit-kumulang 30 bilyong tonelada ng carbon dioxide sa isang taon - 100 hanggang 300 beses na higit pa kaysa sa mga bulkan - nasusunog na fossil fuels.

• Alak o gasolina?

Kung ang carbon dioxide ay tumaas sa atmospera dahil sa tumaas na aktibidad ng bulkan, halimbawa, ang mga temperatura ay tumaas, na humahantong sa mas maraming pag-ulan, na natutunaw ng mas maraming bato, na lumilikha ng mas maraming mga ion na kalaunan ay nagdeposito ng mas maraming carbon sa sahig ng karagatan. Ito ay tumatagal ng ilang daang libong taon upang muling balansehin ang mabagal na ikot ng carbon.

Gayunpaman, ang mabagal na ikot ay naglalaman din ng bahagyang mas mabilis na bahagi: ang karagatan. Sa ibabaw, kung saan ang hangin ay nakakatugon sa tubig, ang carbon dioxide na gas ay natutunaw at naglalabas ng karagatan sa patuloy na pakikipagpalitan ng atmospera. Kapag nasa karagatan, ang carbon dioxide gas ay tumutugon sa mga molekula ng tubig upang maglabas ng hydrogen, na ginagawang mas acidic ang karagatan. Ang hydrogen ay tumutugon sa carbonate mula sa weathering ng mga bato upang makabuo ng mga bicarbonate ions.

Bago ang panahon ng industriya, ang karagatan ay nagbuga ng carbon dioxide sa atmospera na balanse sa carbon na natanggap ng karagatan sa panahon ng pagkasuot ng bato. Gayunpaman, habang ang mga konsentrasyon ng carbon sa atmospera ay tumaas, ang karagatan ngayon ay nag-aalis ng mas maraming carbon mula sa atmospera kaysa sa inilabas nito. Sa paglipas ng millennia, ang karagatan ay sumisipsip ng hanggang 85% ng sobrang carbon na inilalagay ng mga tao sa atmospera sa pamamagitan ng pagsunog ng mga fossil fuel, ngunit mabagal ang proseso dahil ito ay nakaugnay sa paggalaw ng tubig mula sa ibabaw ng karagatan hanggang sa kailaliman nito.

Samantala, kinokontrol ng hangin, agos at temperatura ang bilis ng pag-alis ng karagatan ng carbon dioxide sa atmospera. (Tingnan ang The Ocean Carbon Balance sa Earth Observatory.) Malamang na ang mga pagbabago sa temperatura at agos ng karagatan ay nakatulong sa pag-alis ng carbon at pagpapanumbalik ng carbon sa atmospera sa loob ng ilang libong taon na nagsimula at natapos ang panahon ng yelo.

Ang mabilis na ikot ng carbon

Ang oras na kinakailangan para sa carbon na dumaan sa mabilis na ikot ng carbon ay sinusukat sa buong buhay. Ang mabilis na siklo ng carbon ay karaniwang ang paggalaw ng carbon sa pamamagitan ng mga anyo ng buhay sa Earth o sa biosphere. Humigit-kumulang 1,000 hanggang 100,000 milyong metrikong tonelada ng carbon ang dumadaan sa mabilis na siklo ng carbon bawat taon.

Ang carbon ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa biology dahil sa kakayahang bumuo ng maraming mga bono - hanggang apat sa bawat atom - sa isang tila walang katapusang hanay ng mga kumplikadong organikong molekula. Maraming mga organikong molekula ang naglalaman ng mga atomo ng carbon na nakabuo ng matibay na mga bono sa iba pang mga atomo ng carbon, na pinagsama sa mahabang mga kadena at singsing. Ang gayong mga carbon chain at singsing ay ang pundasyon ng mga buhay na selula. Halimbawa, ang DNA ay binubuo ng dalawang magkakaugnay na molekula na binuo sa paligid ng isang carbon chain.

Ang mga bono sa mahabang carbon chain ay naglalaman ng maraming enerhiya. Kapag naghiwalay ang mga alon, ang nakaimbak na enerhiya ay inilabas. Ang enerhiya na ito ay gumagawa ng mga molekula ng carbon na isang mahusay na mapagkukunan ng gasolina para sa lahat ng nabubuhay na bagay.

Ang mga halaman at phytoplankton ay mga pangunahing bahagi ng mabilis na siklo ng carbon. Ang Phytoplankton (mga microscopic na organismo sa karagatan) at mga halaman ay kumukuha ng carbon dioxide mula sa atmospera sa pamamagitan ng pagsipsip nito sa kanilang mga selula. Gamit ang enerhiya mula sa araw, pinagsasama ng mga halaman at plankton ang carbon dioxide (CO2) at tubig upang bumuo ng asukal (CH2O) at oxygen. Ang kemikal na reaksyon ay ganito:

CO2 + H2O + enerhiya = CH2O + O2

Maaaring mangyari na ang carbon ay gumagalaw mula sa isang halaman at bumalik sa atmospera, ngunit lahat sila ay nagsasangkot ng parehong kemikal na reaksyon. Sinisira ng mga halaman ang asukal upang makuha ang enerhiya na kailangan para lumago. Ang mga hayop (kabilang ang mga tao) ay kumakain ng mga halaman o plankton at sinisira ang asukal ng halaman para sa enerhiya. Ang mga halaman at plankton ay namamatay at nabubulok (kinakain ng bacteria) o natupok ng apoy. Sa lahat ng kaso, ang oxygen ay pinagsama sa asukal upang maglabas ng tubig, carbon dioxide at enerhiya. Ang pangunahing reaksyon ng kemikal ay ganito:

CH2O + O2 = CO2 + H2O + enerhiya

Sa lahat ng apat na proseso, ang carbon dioxide na inilabas sa reaksyon ay karaniwang napupunta sa atmospera. Ang mabilis na siklo ng carbon ay napakalapit na nauugnay sa buhay ng halaman na ang panahon ng paglaki ay makikita sa kung paano lumulutang ang carbon dioxide sa atmospera. Sa taglamig sa Northern Hemisphere, kapag kakaunti ang mga halaman sa lupa na tumutubo at marami ang nabubulok, tumataas ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera. Sa tagsibol, kapag nagsimulang tumubo muli ang mga halaman, bumababa ang mga konsentrasyon. Parang humihinga ang Earth.

Mga pagbabago sa siklo ng carbon

Kung hindi nababagabag, ang mabilis at mabagal na mga siklo ng carbon ay nagpapanatili ng medyo pare-parehong konsentrasyon ng carbon sa atmospera, lupa, halaman at karagatan. Ngunit kapag binago ng anuman ang dami ng carbon sa isang reservoir, ang epekto ay dumadaloy sa iba.

Sa nakaraan ng Earth, ang carbon cycle ay nagbago bilang tugon sa pagbabago ng klima. Binabago ng mga pagkakaiba-iba sa orbit ng Earth ang dami ng enerhiya na natatanggap ng Earth mula sa Araw at humahantong sa isang cycle ng edad ng yelo at mainit na panahon tulad ng kasalukuyang klima ng Earth. (Tingnan ang Milutin Milankovitch) Ang panahon ng yelo ay nabuo nang ang tag-araw ng Northern Hemisphere ay lumamig at naipon ang yelo sa lupa, na nagpabagal naman sa siklo ng carbon. Samantala, maraming salik, kabilang ang mas malamig na temperatura at tumaas na paglaki ng phytoplankton, ay maaaring nagpapataas ng dami ng carbon na inalis ng karagatan sa atmospera. Ang pagbaba ng atmospheric carbon ay nagdulot ng karagdagang paglamig. Gayundin, sa pagtatapos ng huling Panahon ng Yelo, 10,000 taon na ang nakalilipas, ang carbon dioxide sa atmospera ay tumaas nang husto habang umiinit ang temperatura.

Ang mga pagbabago sa orbit ng Earth ay patuloy na nangyayari, sa mga predictable na cycle. Sa humigit-kumulang 30,000 taon, sapat na ang paglipat ng orbit ng Earth upang mabawasan ang sikat ng araw sa Northern Hemisphere sa mga antas na humantong sa huling panahon ng yelo.

Ngayon, ang mga pagbabago sa carbon cycle ay nangyayari dahil sa mga tao. Ginagambala natin ang siklo ng carbon sa pamamagitan ng pagsunog ng mga fossil fuel at deforesting.

Ang deforestation ay naglalabas ng carbon na nakaimbak sa mga putot, tangkay at dahon - biomass. Sa pamamagitan ng paglilinis ng kagubatan, ang mga halaman na kukuha ng carbon mula sa atmospera habang lumalaki ang mga ito ay inaalis. Mayroong isang pandaigdigang kalakaran upang palitan ang mga kagubatan ng monoculture at pastulan, na nag-iimbak ng mas kaunting carbon. Inilalantad din namin ang lupa na naglalabas ng carbon mula sa nabubulok na mga halaman patungo sa atmospera. Sa kasalukuyan, ang mga tao ay naglalabas lamang sa ilalim ng isang bilyong tonelada ng carbon sa atmospera bawat taon sa pamamagitan ng mga pagbabago sa paggamit ng lupa.

Kung walang pakikialam ng tao, ang carbon mula sa mga fossil fuel ay dahan-dahang tumutulo sa atmospera sa pamamagitan ng aktibidad ng bulkan sa loob ng milyun-milyong taon sa mabagal na siklo ng carbon. Sa pamamagitan ng pagsunog ng karbon, langis at natural na gas, pinapabilis natin ang proseso, na naglalabas ng napakaraming carbon (carbon na tumagal ng milyun-milyong taon upang maipon) sa atmospera bawat taon. Sa paggawa nito, inililipat namin ang carbon mula sa mabagal na ikot patungo sa mabilis na ikot. Noong 2009, ang mga tao ay naglabas ng humigit-kumulang 8.4 bilyong tonelada ng carbon sa atmospera sa pamamagitan ng pagsunog ng mga fossil fuel.

Mula noong simula ng Industrial Revolution, nang magsimulang magsunog ng fossil fuel ang mga tao, ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera ay tumaas mula sa humigit-kumulang 280 bahagi bawat milyon hanggang 387 bahagi bawat milyon, isang pagtaas ng 39%. Nangangahulugan ito na para sa bawat milyong molekula sa atmospera, 387 sa kanila ay carbon dioxide na ngayon - ang pinakamataas na konsentrasyon sa loob ng dalawang milyong taon. Ang mga konsentrasyon ng methane ay tumaas mula 715 bahagi bawat bilyon noong 1750 hanggang 1,774 bahagi bawat bilyon noong 2005, ang pinakamataas na konsentrasyon sa hindi bababa sa 650,000 taon.

Mga epekto ng pagbabago ng carbon cycle

Larawan: Carbon Cycles - NASA

Lahat ng sobrang carbon na iyon ay kailangang mapunta sa isang lugar. Sa ngayon, ang mga halaman sa terrestrial at karagatan ay sumisipsip ng 55% ng sobrang carbon sa atmospera, habang humigit-kumulang 45% ang nananatili sa atmospera. Sa kalaunan, sinisipsip ng lupa at karagatan ang karamihan sa sobrang carbon dioxide, ngunit hanggang 20% ​​ay maaaring manatili sa atmospera sa loob ng maraming libong taon.

Ang sobrang carbon sa atmospera ay nagpapainit sa planeta at tumutulong sa mga halaman sa lupa na lumaki. Ang sobrang carbon sa karagatan ay ginagawang mas acidic ang tubig, na inilalagay sa panganib ang buhay sa dagat. Matuto nang higit pa tungkol sa paksang ito sa artikulong: "Pag-asido ng mga karagatan: isang seryosong problema para sa planeta".

Atmospera

Mahalaga na napakaraming carbon dioxide ang nananatili sa atmospera dahil ang CO2 ang pinakamahalagang gas para sa pagkontrol sa temperatura ng Earth. Ang carbon dioxide, methane at halocarbons ay mga greenhouse gas na sumisipsip ng malawak na hanay ng enerhiya - kabilang ang infrared na enerhiya (init) na ibinubuga ng Earth - at pagkatapos ay muling naglalabas nito. Ang muling inilabas na enerhiya ay naglalakbay sa lahat ng direksyon, ngunit ang ilan ay bumabalik sa Earth, pinainit ang ibabaw. Kung walang greenhouse gases, ang Earth ay magyeyelo sa -18°C. Sa maraming greenhouse gas, ang Earth ay magiging katulad ng Venus, kung saan ang atmospera ay nagpapanatili ng temperatura sa paligid ng 400°C.

Dahil alam ng mga siyentipiko kung anong mga wavelength ng enerhiya ang sinisipsip ng bawat greenhouse gas at ang konsentrasyon ng mga gas sa atmospera, maaari nilang kalkulahin kung gaano kalaki ang kontribusyon ng bawat gas sa global warming. Ang carbon dioxide ay nagdudulot ng humigit-kumulang 20% ​​ng greenhouse effect ng Earth; ang singaw ng tubig ay humigit-kumulang 50%; at ang mga ulap ay kumakatawan sa 25%. Ang natitira ay sanhi ng maliliit na particle (aerosols) at mas maliliit na greenhouse gases tulad ng methane.

• Nare-recycle ba ang mga aerosol cans?

Ang mga konsentrasyon ng singaw ng tubig sa hangin ay kinokontrol ng temperatura ng Earth. Ang mas maiinit na temperatura ay sumisingaw ng mas maraming tubig mula sa mga karagatan, nagpapalawak ng mga masa ng hangin at humantong sa mas mataas na kahalumigmigan. Ang paglamig ay nagiging sanhi ng pag-condense ng singaw ng tubig at bumabagsak bilang ulan, sleet o snow.

Ang carbon dioxide, sa kabilang banda, ay nananatiling isang gas sa mas malawak na hanay ng mga temperatura sa atmospera kaysa sa tubig. Ang mga molekula ng carbon dioxide ay nagbibigay ng paunang pag-init na kailangan upang mapanatili ang mga konsentrasyon ng singaw ng tubig. Kapag bumaba ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide, lumalamig ang Earth, bumababa ang ilang singaw ng tubig mula sa atmospera, at bumababa ang pag-init ng greenhouse na dulot ng singaw ng tubig. Gayundin, kapag tumaas ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide, tumataas ang temperatura ng hangin at mas maraming singaw ng tubig ang sumingaw sa atmospera - na nagpapalaki sa pag-init ng greenhouse.

Kaya habang ang carbon dioxide ay nag-aambag ng mas kaunting epekto sa greenhouse kaysa sa singaw ng tubig, natuklasan ng mga siyentipiko na ang carbon dioxide ay ang gas na tumutukoy sa temperatura. Kinokontrol ng carbon dioxide ang dami ng singaw ng tubig sa atmospera at samakatuwid ang laki ng greenhouse effect.

Ang pagtaas ng konsentrasyon ng carbon dioxide ay nagdudulot na ng pag-init ng planeta. Habang tumataas ang greenhouse gases, ang average na temperatura sa mundo ay tumaas ng 0.8 degrees Celsius (1.4 degrees Fahrenheit) mula noong 1880.

Ang pagtaas ng temperatura na ito ay hindi lahat ng pag-init na makikita natin batay sa kasalukuyang mga konsentrasyon ng carbon dioxide. Ang pag-init ng greenhouse ay hindi kaagad nangyayari dahil ang karagatan ay sumisipsip ng init. Nangangahulugan ito na ang temperatura ng Earth ay tataas ng hindi bababa sa isa pang 0.6 degrees Celsius (1 degree Fahrenheit) dahil sa carbon dioxide na nasa atmospera. Ang antas kung saan tumaas ang temperatura nang higit pa doon ay depende sa bahagi kung gaano karaming carbon ang ilalabas ng mga tao sa atmospera sa hinaharap.

karagatan

Humigit-kumulang 30% ng carbon dioxide na inilalagay ng mga tao sa atmospera ay nagkalat sa karagatan sa pamamagitan ng direktang pagpapalitan ng kemikal. Ang pagtunaw ng carbon dioxide sa karagatan ay lumilikha ng carbonic acid, na nagpapataas ng kaasiman ng tubig. O sa halip, ang isang bahagyang alkaline na karagatan ay nagiging medyo mas alkalina. Mula noong 1750, ang pH ng ibabaw ng karagatan ay bumaba ng 0.1, isang 30% na pagbabago sa kaasiman.

Ang pag-aasido ng karagatan ay nakakaapekto sa mga organismo sa dagat sa dalawang paraan. Una, ang carbonic acid ay tumutugon sa mga carbonate ions sa tubig upang bumuo ng bikarbonate. Gayunpaman, ang mga parehong carbonate ions na ito ay ang kailangan ng mga hayop na gumagawa ng shell tulad ng coral upang lumikha ng mga calcium carbonate shell. Sa mas kaunting carbonate na magagamit, ang mga hayop ay kailangang gumastos ng mas maraming enerhiya upang bumuo ng kanilang mga shell. Bilang resulta, ang mga shell ay nagiging mas manipis at mas marupok.

Pangalawa, mas maraming tubig na acidic, mas mahusay na natutunaw nito ang calcium carbonate.Sa mahabang panahon, ang reaksyong ito ay magbibigay-daan sa karagatan na sumipsip ng labis na carbon dioxide dahil mas maraming acidic na tubig ang matutunaw ng mas maraming bato, maglalabas ng mas maraming carbonate ions, at mapataas ang kakayahan ng karagatan na sumipsip ng carbon dioxide. Samantala, gayunpaman, mas maraming acidic na tubig ang tutunaw sa mga carbonate shell ng mga organismo sa dagat, na ginagawa itong pitted at mahina.

Ang mas maiinit na karagatan - isang produkto ng greenhouse effect - ay maaari ring bawasan ang kasaganaan ng phytoplankton, na pinakamahusay na tumutubo sa malamig, masustansyang tubig. Maaaring limitahan nito ang kakayahan ng karagatan na kumuha ng carbon mula sa atmospera sa pamamagitan ng mabilis na siklo ng carbon.

Sa kabilang banda, ang carbon dioxide ay mahalaga para sa paglaki ng mga halaman at phytoplankton. Ang pagtaas ng carbon dioxide ay maaaring magpapataas ng paglaki sa pamamagitan ng pagpapataba sa ilang mga species ng phytoplankton at mga halamang karagatan (tulad ng mga seagrasses) na direktang kumukuha ng carbon dioxide mula sa tubig. Gayunpaman, ang karamihan sa mga species ay hindi nakatulong sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkakaroon ng carbon dioxide.

Lupa

Ang mga halaman sa lupa ay sumisipsip ng humigit-kumulang 25% ng carbon dioxide na inilalagay ng mga tao sa atmospera. Ang dami ng carbon na sinisipsip ng mga halaman ay nag-iiba-iba sa bawat taon, ngunit sa pangkalahatan, ang mga halaman sa mundo ay tumaas ang dami ng carbon dioxide na kanilang sinisipsip mula noong 1960. Bahagi lamang ng pagtaas na ito ang naganap bilang direktang resulta ng mga fossil fuel emissions.

Sa mas maraming atmospheric carbon dioxide na magagamit upang i-convert sa plant matter sa photosynthesis, ang mga halaman ay lumaki nang mas malaki. Ang pagtaas ng paglago na ito ay kilala bilang carbon fertilization. Ang mga modelo ay hinuhulaan na ang mga halaman ay maaaring lumago nang 12 hanggang 76 porsiyento nang higit pa kung ang carbon dioxide sa atmospera ay doble, hangga't walang iba, tulad ng kakulangan ng tubig, ang naglilimita sa kanilang paglaki. Gayunpaman, hindi alam ng mga siyentipiko kung gaano karaming carbon dioxide ang nagpapalaki ng paglaki ng halaman sa totoong mundo, dahil ang mga halaman ay nangangailangan ng higit sa carbon dioxide para lumaki.

Ang mga halaman ay nangangailangan din ng tubig, sikat ng araw at nutrients, lalo na ang nitrogen. Kung ang isang halaman ay walang isa sa mga bagay na ito, hindi ito lumalaki, gaano man kasagana ang iba pang mga pangangailangan. May limitasyon sa kung gaano karaming carbon ang maaaring makuha ng mga halaman mula sa atmospera, at ang limitasyong ito ay nag-iiba sa bawat rehiyon. Sa ngayon, lumilitaw na ang pagpapabunga ng carbon dioxide ay nagpapataas ng paglaki ng halaman hanggang sa maabot ng halaman ang limitasyon sa dami ng tubig o nitrogen na magagamit.

Ang ilan sa mga pagbabago sa pagsipsip ng carbon ay resulta ng mga desisyon sa paggamit ng lupa. Ang agrikultura ay naging mas masinsinan, kaya maaari tayong magtanim ng mas maraming pagkain sa mas kaunting lupa. Sa mataas at kalagitnaan ng latitude, ang mga inabandunang lupain ay bumabalik sa kagubatan, at ang mga kagubatan na ito ay nag-iimbak ng mas maraming carbon, sa kahoy at lupa, kaysa sa mga pananim. Sa maraming lugar, pinipigilan natin ang pagpasok ng carbon ng halaman sa kapaligiran sa pamamagitan ng pag-apula ng apoy. Ito ay nagpapahintulot sa makahoy na materyal (na nag-iimbak ng carbon) upang bumuo. Ang lahat ng mga desisyon sa paggamit ng lupa na ito ay tumutulong sa mga halaman na sumipsip ng carbon na inilabas ng mga tao sa Northern Hemisphere.

Sa tropiko, gayunpaman, ang mga kagubatan ay nililinis, kadalasan sa pamamagitan ng apoy, at naglalabas ito ng carbon dioxide. Noong 2008, ang deforestation ay umabot sa humigit-kumulang 12% ng lahat ng emisyon ng carbon dioxide ng tao.

Ang pinakamalaking pagbabago sa terrestrial carbon cycle ay malamang na mangyari dahil sa pagbabago ng klima. Ang carbon dioxide ay nagpapataas ng temperatura, nagpapahaba ng panahon ng paglaki at nagpapataas ng halumigmig. Ang parehong mga kadahilanan ay humantong sa ilang karagdagang paglago ng halaman. Gayunpaman, ang mas maiinit na temperatura ay nagbibigay din ng stress sa mga halaman. Sa mas mahaba at mas mainit na panahon ng paglaki, ang mga halaman ay nangangailangan ng mas maraming tubig upang mabuhay. Nakikita na ng mga siyentipiko ang ebidensya na ang mga halaman sa Northern Hemisphere ay nagpapabagal sa paglaki sa tag-araw dahil sa mainit na temperatura at kakulangan ng tubig.

Ang mga tuyo at tubig-stressed na mga halaman ay mas madaling kapitan ng apoy at mga insekto kapag humahaba ang mga panahon ng paglaki. Sa dulong hilaga, kung saan ang pagtaas ng temperatura ay may pinakamalaking epekto, ang mga kagubatan ay nagsimula nang magsunog ng higit pa, na naglalabas ng carbon mula sa mga halaman at lupa sa atmospera. Ang mga tropikal na kagubatan ay maaari ding maging lubhang madaling matuyo. Sa kaunting tubig, ang mga tropikal na puno ay nagpapabagal sa kanilang paglaki at sumisipsip ng mas kaunting carbon, o namamatay at naglalabas ng nakaimbak na carbon sa atmospera.

Ang pag-init na dulot ng tumataas na greenhouse gases ay maaari ding "ihaw" ang lupa, na nagpapabilis sa bilis ng pag-alis ng carbon sa ilang lugar. Ito ay partikular na nakababahala sa malayong hilaga, kung saan ang nagyelo na lupa - permafrost - ay nalalamig. Ang permafrost ay naglalaman ng mga saganang deposito ng carbon mula sa halaman na naipon sa loob ng libu-libong taon dahil ang lamig ay nagpapabagal sa pagkabulok. Kapag uminit ang lupa, nabubulok ang mga organikong bagay at ang carbon - sa anyo ng methane at carbon dioxide - ay pumapasok sa atmospera.

Tinatantya ng kasalukuyang pananaliksik na ang permafrost sa Northern Hemisphere ay mayroong 1,672 bilyong tonelada (Petagrams) ng organic carbon. Kung 10% lang ng permafrost na iyon ang natunaw, maaari itong maglabas ng sapat na dagdag na carbon dioxide sa atmospera upang itaas ang temperatura ng 0.7 degrees Celsius (1.3 degrees Fahrenheit) noong 2100.

Pag-aaral ng carbon cycle

Marami sa mga tanong na hindi pa nasasagot ng mga siyentipiko tungkol sa siklo ng carbon ay umiikot sa kung paano ito nagbabago. Ang atmospera ngayon ay naglalaman ng mas maraming carbon kaysa sa anumang oras sa hindi bababa sa dalawang milyong taon. Ang bawat reservoir sa cycle ay magbabago habang ang carbon na iyon ay dumaan sa cycle.

Paano magiging ang mga pagbabagong ito? Ano ang mangyayari sa mga halaman habang tumataas ang temperatura at pagbabago ng klima? Mag-aalis ba sila ng mas maraming carbon sa atmospera kaysa sa pagbabalik nila? Magiging hindi gaanong produktibo ang mga ito? Gaano karaming dagdag na carbon ang matutunaw ng permafrost sa atmospera at gaano nito mapapalaki ang pag-init? Binabago ba ng sirkulasyon o pag-init ng karagatan ang bilis ng pagsipsip ng carbon ng karagatan? Magiging hindi gaanong produktibo ang buhay sa karagatan? Magkano ang aasido ng karagatan at ano ang mga epekto nito?

Ang tungkulin ng NASA sa pagsagot sa mga tanong na ito ay magbigay ng mga pandaigdigang obserbasyon sa satellite at mga kaugnay na obserbasyon sa larangan. Sa unang bahagi ng 2011, dalawang uri ng satellite instruments ang nangongolekta ng impormasyong may kaugnayan sa carbon cycle.

Ang mga instrumento ng Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), na nagpapalipad sa mga satellite ng Terra at Aqua ng NASA, ay sumusukat sa dami ng mga carbon plants at phytoplankton na nagiging matter habang lumalaki ang mga ito, isang panukalang tinatawag na net primary productivity. Sinusukat din ng mga sensor ng MODIS kung gaano karaming sunog ang naganap at kung saan sila nasusunog.

Dalawang Landsat satellite ang nagbibigay ng detalyadong view ng mga karagatang bahura, kung ano ang lumalaki sa lupa at kung paano nagbabago ang sakop ng lupa. Posibleng makita ang paglago ng isang lungsod o ang pagbabago mula sa kagubatan patungo sa sakahan. Ang impormasyong ito ay mahalaga dahil ang paggamit ng lupa ay responsable para sa isang-katlo ng lahat ng mga emisyon ng carbon ng tao.

Ang hinaharap na mga satellite ng NASA ay magpapatuloy sa mga obserbasyon na ito at susukatin din ang carbon dioxide at methane sa atmospera, taas at istraktura ng mga halaman.

Ang lahat ng mga hakbang na ito ay makakatulong sa amin na makita kung paano nagbabago ang pandaigdigang siklo ng carbon sa paglipas ng panahon. Tutulungan nila tayong masuri kung anong epekto ang nararanasan natin sa siklo ng carbon, naglalabas ng carbon sa atmospera o maghanap ng mga paraan upang maiimbak ito sa ibang lugar. Ipapakita nila sa atin kung paano binabago ng pagbabago ng klima ang siklo ng carbon at kung paano binabago ng pagbabago ng siklo ang klima.

Karamihan sa atin, gayunpaman, ay magmamasid ng mga pagbabago sa carbon cycle sa mas personal na paraan. Para sa amin, ang carbon cycle ay ang pagkain na kinakain natin, ang kuryente sa ating mga tahanan, ang gas sa ating mga sasakyan, at ang lagay ng panahon sa ating mga ulo. Dahil tayo ay bahagi ng carbon cycle, ang ating mga desisyon tungkol sa kung paano tayo nabubuhay ay umuusad sa ikot. Gayundin, ang mga pagbabago sa siklo ng carbon ay makakaapekto sa paraan ng ating pamumuhay. Habang nauunawaan ng bawat isa sa atin ang ating tungkulin sa siklo ng carbon, binibigyang-daan tayo ng kaalaman na kontrolin ang ating personal na epekto at maunawaan ang mga pagbabagong nakikita natin sa mundo sa paligid natin.