هل تستطيع دورة الكربون العالمية البقاء على قيد الحياة في العصر الحديث؟

يُطلق على الكربون اسم لبنة بناء الحياة. عنصر كيميائي غير معدني ، يوجد الكربون في جميع الكائنات الحية والنباتات والحيوانات. توجد في جميع أنحاء المحيط الحيوي ، في الدهون والسكريات والبروتينات والحمض النووي. 

الكربون موجود أيضًا في العالم غير الحي في كل مكان حولنا. يوجد في الغلاف الجوي على شكل ثاني أكسيد الكربون (CO2). يذوب في الغلاف المائي ، في المحيطات والبحيرات والأنهار والجداول. وتوجد تحت أقدامنا في الغلاف الجوي ، وفي التربة ، وفي الصخور ، وفي شكل وقود أحفوري ، مثل النفط والفحم.  

يتحرك الكربون بين هذه "المجالات" من خلال عمليات مختلفة ، تسمى معًا دورة الكربون العالمية . توازن هذه الدورة أمر بالغ الأهمية لاستمرار الحياة على كوكب الأرض . 

لكن هذه الدورة ليست ثابتة. إنه يتقلب ، وهو عرضة للتغيير ، سواء من خلال الأحداث الطبيعية ، مثل ثورات البراكين أو تجوية سطح الأرض ، ومن خلال الأنشطة البشرية - أو الأنشطة البشرية - مثل قطع الغابات وحرق الوقود الأحفوري . 

مع تزايد عدد السكان بشكل أسي وتحدث مثل هذه الأنشطة بوتيرة أكبر وأكبر ، يوجد الآن المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي "أكثر من أي وقت في آخر 3.6 مليون سنة" ، وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ( NOAA ) .  

يؤدي هذا التشبع المفاجئ للغلاف الجوي إلى تسريع وتيرة تغير المناخ إلى الحد الذي يجعل المدافعين يدقون ناقوس الخطر ، ويدعون الأفراد والشركات والدول لتقليل وإنهاء هذا الفشل  المناخي العالمي . 

حتى في الوقت الذي نسعى فيه لمعرفة المزيد عن علم دورة الكربون العالمية المتغيرة ، فإن "المواطنين" المعنيين ، بأشكالنا العديدة ، يستجيبون. نحن نغير السلوكيات لتقليل انبعاثات الكربون ، والعمل على إعادة تشجير مجتمعاتنا ، والعمل على تعويض آثار انبعاثات الكربون التي لا تزال متخلفة ونحن نسير في العالم الحديث. 

ما هي دورة الكربون العالمية؟ 

في أبسط صورها ، يمكن وصف دورة الكربون العالمية بأنها تدفق جزيئات الكربون عبر "المجالات" المختلفة والبيئات الطبيعية للأرض . تقليديا ، تم توضيحها على أنها حركة الكربون من خلال: 

البناء الضوئي : عندما يتم نقل الكربون غير العضوي من الغلاف الجوي إلى النباتات أو العوالق ، مما يوفر الغذاء لنمو النبات 

الابتلاع: عندما يتم تمرير الكربون العضوي في الغالب من النباتات إلى الحيوانات من خلال المشاركة في السلسلة الغذائية 

التنفس: عندما ينتقل الكربون من النباتات والحيوانات إلى الغلاف الجوي ، يتم إطلاقه مرة أخرى في الهواء عندما يتنفسون 

التحلل: عندما يمر الكربون إلى الأرض حيث تتحلل المادة العضوية وتتحلل إلى تربة ، ومن المحتمل أن يتحول إلى وقود أحفوري بعد ملايين السنين في المستقبل 

لكن دورة الكربون العالمية أكثر تعقيدًا من دائرة واحدة غير منقطعة من العمليات الأساسية. لا يحتوي على نقطة بداية محددة ولا نقطة نهاية محددة جيدًا. ويتحرك الكربون داخل وخارج أكثر من دورة بيوجيوكيميائية وفي نطاقات زمنية مختلفة . 

يدور الكربون داخل الأرض . يتم امتصاصه بعمق في عباءة الأرض ، من خلال الدفن أو الانغماس. ثم يتم تفريغها من خلال الأحداث الجيولوجية ، مثل تحريك الصفائح التكتونية. يمكن إطلاقه مرة أخرى في الغلاف الجوي عندما تنفجر الصهارة فوق سطح الأرض ، من خلال فعل البراكين. 

يتدفق الكربون أيضًا داخل وخارج دورة المياه من خلال الذوبان والتبخر. يتم امتصاصه في المحيطات أو المسطحات المائية الأخرى ثم يعود إلى الغلاف الجوي أثناء أحداث التسخين والتبريد.  

وينطلق الكربون في الغلاف الجوي ، ويلتصق بالأكسجين ويشكل ثاني أكسيد الكربون ، من خلال عملية الاحتراق أو الاحتراق.  

يمكن أن يحدث الاحتراق من خلال الأحداث الطبيعية ، مثل حرائق الغابات التي يسببها البرق . ولكن غالبًا ما يتم ربطه بالأنشطة البشرية ، مثل عندما يتم حرق الوقود الأحفوري في محركات سياراتنا ، أو عندما تنتج المصانع سلعًا لنا لنشتريها ، أو في عملية توليد الحرارة والكهرباء.  

لماذا تعتبر دورة الكربون العالمية مهمة؟ 

عندما نفكر في الدور الذي تلعبه دورة الكربون العالمية في العمليات الضرورية مثل الأكل والتنفس والعودة إلى الأرض من حيث أتينا ، فمن السهل أن نرى مدى أهميتها للحياة. الكربون هو أكثر من مجرد أساس للحياة ؛ إنه ما يغذي ويحافظ على الحياة. 

ولكن عندما تصبح أنظمة الأرض غير متوازنة من خلال دورة الكربون المعطلة - زيادة انبعاثات الكربون وتقليل امتصاص الكربون - فقد يعني ذلك أيضًا اهتمامًا كبيرًا بالحياة كما نعرفها. 

يتم عزل الجزء الأكبر من الكربون الموجود على الأرض في الصخور ، ما يقرب من 65500 مليار طن متري ، وفقًا لمرصد الأرض التابع لناسا . يتم الاحتفاظ بالمزيد من قبل تجمعات الكربون في أعماق المحيط أو محاصر في لب الجليد ، مما يترك سجلاً من عزل الكربون القديم .  

يتدفق الكربون المتبقي في التربة وكربون المحيط والكربون الجوي بشكل طبيعي بين الغلاف الجوي والغلاف المائي والمحيط الحيوي . على المدى الطويل ، تميل إلى أن تجد نفسها في توازن نسبي.  

في هذه الحالة ، يساعد الكربون الموجود في الغلاف الجوي على تنظيم درجة حرارة الأرض . 

عندما تظل كمية الكربون التي تتحرك داخل وخارج الغلاف الجوي دون تغيير في الغالب ، تكون درجة الحرارة العالمية أيضًا مستقرة نسبيًا. ومع ذلك ، عندما يكون هناك تدفق كبير للكربون في الغلاف الجوي ، يتأثر الغلاف الحيوي الأرضي ويمكن أيضًا أن تتغير درجات الحرارة بشكل كبير. 

عندما يكون هناك كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، يكون هناك تأثير تبريد على درجات الحرارة العالمية . يتكثف بخار الماء ويعود إلى الأرض على شكل مطر أو ثلج أو هطول آخر . 

عندما تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ترتفع درجات الحرارة ويتبخر المزيد من الماء. زيادة الرطوبة تحبس المزيد من الطاقة الشمسية داخل الغلاف الجوي للأرض . والنتيجة تشبه إلى حد كبير نتيجة الدفيئة ، مما يعطي اسمًا للظاهرة: تأثير الاحتباس الحراري .  

تحدث بعض التغييرات في الكربون الجوي من خلال دورة كربون بطيئة ، مثل تلك التي تنطوي عليها الصفائح التكتونية أو في ضغط الرواسب السائبة في الصخور الرسوبية . تحدث التغييرات الأخرى بسرعة أكبر ، في الوقت الذي يستغرقه النبات أو الحيوان للعيش والموت.  

تؤثر الدورات معًا على مناخ الأرض ، وتدعم بشكل طبيعي فترات طويلة من درجات الحرارة العالمية الأكثر دفئًا أو برودة ، والتي تمتد إلى ملايين السنين. 

ومع ذلك ، لا تزال هناك تغييرات أخرى في نسب الكربون على الأرض تحدث لأول مرة في التاريخ ، وبمعدل غير مسبوق. 

كيف يمكن تعطيل دورة الكربون العالمية؟ 

يبدو أن تأثير النشاط البشري على النظام البيئي الأرضي واضح ، وهناك مجموعة متزايدة من الأدلة العلمية لدعم هذا الادعاء. 

في حين أن دورة الكربون العالمية عبارة عن نظام مغلق (لا يمكن للكربون الدخول إلى نظام الأرض أو الخروج منه ) ، ذكرت ميزانية الكربون العالمية لعام 2020 أن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي قد زاد بنسبة 48٪ منذ بداية الثورة الصناعية (1750-2019).  

لقد تحول الناس إلى الاستخدام الجماعي للوقود الأحفوري - مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي - لإنتاج الطاقة اللازمة للتدفئة والكهرباء عند الطلب. ما كان يومًا ما "حزم خاملة" نسبيًا من الكربون المخزن يتم الآن تصريفه في الغلاف الجوي. وفقًا لميزانية الكربون ، كانت انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم من استخدام الوقود الأحفوري في عام 2019 أعلى بنسبة 61٪ (36.4 جيجا طن ) مما كانت عليه في عام 1990.  

حدثت تغيرات هائلة في استخدامات الأراضي . مع الميكنة ورغبات المستهلكين الجديدة ، انتشرت إزالة الغابات ، سواء في حصاد منتجات الغابات أو في نمو الزراعة لدعم عدد متزايد من السكان. هناك عدد أقل من الأشجار والنباتات الأخرى ، والتي من شأنها أن تعمل كبالوعة للكربون ، مما يوفر وسيلة لامتصاص وعزل الكربون الزائد. 

أدت الزراعة الصناعية إلى انتشار غاز الميثان وأكسيد النيتروز في الغلاف الجوي ، وهما غازان آخران من غازات الدفيئة يهددان النظام المناخي . 

لماذا تعتبر دورة الكربون العالمية غير المنتظمة مهمة؟ 

مع تحول اضطرابات دورة الكربون إلى القاعدة في جميع النظم البيئية للكوكب ، فإن تقرير التقييم السادس الصادر مؤخرًا من الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ( IPCC ) يدعو إلى "الرمز الأحمر". ينص بشكل لا لبس فيه على أن " التغير المناخي الذي يسببه الإنسان يؤثر بالفعل على العديد من الظواهر الجوية والمناخية المتطرفة في كل منطقة في جميع أنحاء العالم." 

من بين الآثار السلبية التي يتم تجربتها بالفعل أو توقعها في المستقبل ، يخلص التقرير إلى ما يلي:  

اعتبارًا من عام 2019 ، كان ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي موجودًا بتركيز أعلى من أي وقت مضى خلال مليوني سنة على الأقل. 

خلال العقد الماضي (2011-2020) ، كانت درجات حرارة سطح الأرض أعلى من تلك التي كانت في أكثر فترات القرون المتعددة دفئًا في أكثر من 100000 عام. 

بين عامي 2006 و 2018 ، كان متوسط ​​معدل ارتفاع مستوى سطح البحر 3.7 ملم (ملم) سنويًا ، ارتفاعًا من 1.9 ملم سنويًا بين عامي 1971 و 2006 و 1.3 ملم سنويًا بين عامي 1901 و 1970. 

خلال القرن الحادي والعشرين ، سيتجاوز الاحترار العالمي 1.5 درجة مئوية ودرجتين مئويتين ، مقارنة بـ1850-1900 ، إذا لم تحدث تخفيضات كبيرة في غازات الدفيئة . 

عند 1.5 درجة مئوية ، ستشهد معظم مناطق أمريكا الشمالية وأوروبا وأفريقيا وآسيا تكثيفًا وتواترًا متزايدًا لهطول الأمطار الغزيرة والفيضانات المرتبطة بها.  

عند درجتين مئويتين ، يتم تضخيم جميع السيناريوهات ، بما في ذلك فرصة الجفاف الزراعي والبيئي من انخفاض رطوبة التربة.

هل يمكننا إيجاد طريق العودة إلى توازن دورة الكربون؟ 

الأرقام مخيفة. ومع إطلاق مثل هذه البيانات المناخية المحبطة علينا ، فليس من المستغرب إذا تركنا نتساءل عما إذا كان هناك أي شيء يمكننا القيام به. 

لكن الخبر السار هو أن هناك خطوات يمكننا اتخاذها اليوم ، كأفراد أو أصحاب أعمال ، للقيام بدورنا في إعادة موازنة دورة الكربون العالمية . 

يجب أن تكون خطواتنا الأولى هي تقليل انبعاثات الكربون الخاصة بنا بأي طريقة تسمح بها التكنولوجيا. نحن نقدر: 

خفض انبعاثات الكربون المتعلقة بالنقل باستخدام النقل الجماعي ، أو قيادة مركبة كهربائية أو هجينة ، أو حتى دراجة ، والحد من السفر الجوي 

قلل مساهماتنا في مكبات النفايات عن طريق التسميد ، وتناول بقايا الطعام ، واستخدام زجاجات المياه القابلة لإعادة التعبئة ، وتجنب التعبئة الزائدة 

تقليل الانبعاثات المتعلقة بالمرافق من خلال الحد من استخدام الكهرباء واختيار مزودي الطاقة الذين يستثمرون في مصادر الطاقة المتجددة ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية 

ويجب أن نقرن هذه التخفيضات مع محاولة لتحقيق التوازن بيننا وبصمة الكربون العالمية بينما ننتظر الحلول التالية التي ستساعدنا على الانتقال بعيدًا تمامًا عن الوقود الأحفوري .  

القيام بدورنا لتحقيق التوازن في دورة الكربون العالمية 

لا يمكن أن يكون الكربون ، كأساس لجميع أشكال الحياة على هذا الكوكب ، مصدر قلق أكبر عند الحديث عن الاستدامة - سواء من النباتات أو الحيوانات أو الوجود البشري. ومع ذلك ، فإن الآثار السلبية للاضطرابات التي يسببها الإنسان على دورة الكربون العالمية واضحة.  

تؤدي الأنشطة مثل إزالة الغابات على نطاق واسع وحرق الوقود الأحفوري إلى اختلال التوازن بين الكربون الذي يتم عزله في الغابات والمحيطات والصخور والذي يتم إطلاقه في دورة الغلاف الجوي. وهذا الكربون الزائد مسؤول عن ارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض الذي يثير قلق الأفراد والشركات والدول.