چرخه‌ی کربن
اتم‌های کربنی که الان در انگشتانِ شما هستند، شاید چند سال پیش در هوا بوده‌اند، پیش از آن در برگِ یک درختِ گندم، و میلیون‌ها سال پیش در صدفِ جانوری در ته دریا. کربن هیچ‌وقت از بین نمی‌رود؛ فقط از جایی به جای دیگر می‌رود. این سفرِ بی‌پایان چطور انجام می‌شود؟
چرخه‌های طبیعی
در سال‌های پیش با چرخه‌ی آب و چرخه‌ی سنگ آشنا شدیم. چرخه مجموعه‌ای از تغییرهاست که پایان ندارد و بارها و بارها تکرار می‌شود. زمین چرخه‌های دیگری هم دارد که به هم وابسته‌اند؛ اگر یکی به هم بخورد، بقیه هم تغییر می‌کنند. شکوفه دادنِ درختان در وسطِ زمستان، که در سال‌های اخیر بیشتر دیده می‌شود، نشانه‌ای از به هم خوردنِ این چرخه‌هاست.
کربن کجاها ذخیره شده است؟
کربن در چند انباره نگه داشته می‌شود:
- هواکره: به شکلِ گازِ کربن‌دی‌اکسید، CO₂. این گاز کم‌تر از یک‌دهمِ یک درصدِ هواست، اما نقشِ بزرگی دارد.
- جانداران: همه‌ی مولکول‌های بدنِ جانداران، از نشاسته تا پروتئین، اسکلتی از کربن دارند.
- آب‌کره: اقیانوس‌ها مقدارِ عظیمی کربن‌دی‌اکسیدِ حل‌شده دارند.
- سنگ‌کره: سنگِ آهک از پوسته‌ی جانورانِ دریایی ساخته شده و سوخت‌های فسیلی، یعنی زغال‌سنگ، نفت و گاز، از بقایای جاندارانی که میلیون‌ها سال پیش زیرِ خاک مانده‌اند.
کربن چطور جابه‌جا می‌شود؟
- فتوسنتز: گیاهان کربن‌دی‌اکسید را از هوا می‌گیرند و با نورِ خورشید از آن قند و نشاسته می‌سازند. کربن از هوا وارد جانداران می‌شود.
- خوردن: جانوران گیاهان را می‌خورند و کربن به بدنِ آن‌ها می‌رود.
- تنفس: همه‌ی جانداران، گیاهان هم، در یاخته‌هایشان قند را با اکسیژن می‌سوزانند تا انرژی بگیرند و کربن‌دی‌اکسید را به هوا پس می‌دهند.
- مرگ و تجزیه: وقتی جانداری می‌میرد، تجزیه‌کننده‌ها بدنش را می‌خورند و بیشترِ کربنش دوباره به هوا برمی‌گردد. گاهی بقایای جانداران زیرِ گل و لای مدفون می‌شوند و طیِ میلیون‌ها سال به زغال‌سنگ، نفت یا گاز تبدیل می‌شوند.
- سوختن: وقتی چوب یا سوختِ فسیلی می‌سوزد، کربنِ آن با اکسیژن ترکیب می‌شود و به شکلِ کربن‌دی‌اکسید به هوا می‌رود.
توازنی که به هم خورده است
هزاران سال، کربنی که فتوسنتز از هوا می‌گرفت تقریباً برابرِ کربنی بود که تنفس و تجزیه به هوا برمی‌گرداندند. مقدارِ کربن در کلِ زمین ثابت است، اما مقدارِ آن در هوا به این توازن بستگی دارد.
از حدودِ دویست سال پیش، انسان‌ها کربنی را که طیِ میلیون‌ها سال در زغال‌سنگ و نفت انبار شده بود، در مدتی کوتاه بیرون کشیده و سوزانده‌اند. هم‌زمان جنگل‌ها را بریده‌اند که کربن‌دی‌اکسید را از هوا می‌گرفتند. نتیجه این است که مقدارِ کربن‌دی‌اکسیدِ هوا از حدودِ ۲۸۰ بخش در میلیون به بیش از ۴۲۰ بخش در میلیون رسیده است. در درسِ بعد می‌بینیم این افزایش چه می‌کند.
در خانه امتحان کنید
- یک لیوان آبِ آهکِ زلال (با کمک یک بزرگ‌تر) آماده کنید و با نی در آن فوت کنید. چرا شیری می‌شود؟
- یک روزِ خودتان را مرور کنید: در کدام کارهایتان کربن از جایی به جای دیگر رفت؟ (غذا خوردن، نفس کشیدن، سوار شدن به خودرو...)
واژه‌های این درس
- چرخه‌ی کربن - جابه‌جاییِ همیشگیِ کربن میانِ هوا، جانداران، آب و سنگ‌ها.
- انباره‌ی کربن - جایی که کربن مدتی در آن نگه داشته می‌شود.
- سوخت‌های فسیلی - زغال‌سنگ، نفت و گازِ طبیعی که از بقایای جانداران ساخته شده‌اند.
ایده‌ی اصلی
کربن همیشه میانِ هوا، جانداران، اقیانوس‌ها و سنگ‌ها جابه‌جا می‌شود: فتوسنتز آن را از هوا می‌گیرد و تنفس، تجزیه و سوختن آن را برمی‌گردانند. سوزاندنِ سوخت‌های فسیلی و بریدنِ جنگل‌ها این توازن را به هم زده و کربن‌دی‌اکسیدِ هوا را افزایش داده است.