Kõik elemendid maa peal, sealhulgas süsinik, liiguvad suletud süsteemi osana tsüklitena. Kosmosest ei kao ega sisene süsinikku. Süsinikutsükli diagramm näitab süsiniku ringlussevõtu erinevaid etappe 21. sajandil.
Diagramm
New Hamsphire'i ülikooli globaalne süsinikudiagramm kujutab kogusid ja vooge, mis moodustavad süsinikuringe. Süsinikukogumid säilitavad suures koguses süsinikku pikka aega ja on sinised. Voolud on protsessid, mis viivad süsinikku ühest basseinist teise ja on punased. Räbustidel on kaks osa: üks, mis eemaldab süsiniku õhust ja teine, mis vabastab fikseeritud süsiniku CO2-na tagasi atmosfääri.
Süsinikubasseinid
Süsinikukogused, mida basseinid talletavad, on märgitud süsiniku petagrammis (PgC). Üks Pg võrdub ühe miljardi tonniga ja seda nimetatakse ka Gigatoniks (Gt).
- Kivimid:Suurem osa süsinikust on settekivimitena ära lukustatud.
- Ookeani põhi: Ookeanide all on suuruselt teine süsinikdioksiidi kogum vees lahustunud süsinikdioksiidi (CO2) kujul.
- Fossiilsed kütused: Suuruselt kolmas süsinikuvaru on fossiilsed kütused, nagu kivisüsi, pruunsüsi, maagaas ja nafta, mis tekivad maismaa- ja meretaimede jäänustest ja loomad erilise temperatuuri ja rõhu all.
- Ookeani pind: Süsinik ladestub lühiajaliselt pinnavees vees lahustunud CO2-na või elusate meretaimede ja -loomade kehades.
- Maapealsed basseinid: kogu puudesse ja muldadesse kogunev süsinik moodustab teise lühiajalise basseini ja vabaneb mõne aastakümne või sajandi pärast, näiteks puude lõikamisel või sure.
- Süsinikdioksiid: Gaasilisel kujul õhus leiduv süsinik, CO2, aitab hoida maad soojas. Ilma selleta poleks elu sellisena, nagu see eksisteerib, maa peal võimalik. Seda süsinikuvaru lisandub ja omastatakse pidev alt.
Süsiniku eemaldamine räbustides
Süsiniku kogused, mida igal aastal liigutatakse, on diagrammil näidatud PgC-na aastas. CO2 eemaldatakse õhust ja fikseeritakse igapäevaste kiirete protsessidega. Orgaanilise aine moodustumine ja süsiniku neeldajad on aeglasemad ja nõuavad aega.
- Fotosüntees – rohelised taimed kasutavad süsinikdioksiidi koos vee ja päikeseenergiaga protsessis, mida nimetatakse fotosünteesiks, et moodustada lihtsaid suhkruid ja seejärel taimedele vajalikke toitaineid.
- Ookeanide omastamine – Atmosfääri CO2 võetakse endasse ja kasutatakse fotosünteesiks ka ookeanides. Siin on fütoplanktonid taimede ekvivalendid, millest sõltub kogu elu ookeanides. Lisaks muudetakse vees lahustunud CO2 k altsiumkarbonaadiks ja seda kasutatakse mereloomade kestades ja skelettides.
- Toitumine
- Orgaanilise aine ja allapanu lisamine – Kui taimed ja loomad surevad, lagunevad need mikroobid, moodustades huumuse või orgaanilise aine, mis muutub mulla osaks. Allapanu tekib igal aastal, kui puud heidavad oksi ja lehti ning suunavad süsinikku pidev alt pinnasesse. Seda kasutatakse osaliselt taimede kasvatamiseks ja see hoiab süsinikku ringluses, ülejäänud aga moodustab mulla süsiniku.
Süsinikukogumite moodustamine
Kasutatud CO2 kogused ja aeg, mil see püsisüsinikuna säilib, sõltub erinevatest organismidest ja protsessidest.
- Kuna puud on pikaealised ja koguvad süsinikku oma tüvesse, lehtedesse ja juurtesse, toimivad nad süsiniku neeldajatena.
- Muld koguvad süsinikku orgaanilise ainena ja surnud juuri, mis jäävad mulda kauaks pärast taime või puu surma; pinnases kasvavate puude ja rohumaade elusjuurte näol on tohutul hulgal biomassi. Mullad moodustavad veel ühe olulise süsiniku neeldaja.
- Mõned mereloomade karbid ja luustikud kogunevad ookeanide põhja, et toota lubjakivi.
Süsiniku neeldajad on oluline voog või protsess, mille tulemuseks on lõpuks süsinikukogumid. Lühiajaliselt toodavad nad maapealseid süsinikuvarusid ning pikemas perspektiivis fossiilkütuseid ja kive.
Ma alt ookeanivooluni
Kui jõed voolavad ookeanidesse, kannavad nad endaga kaasas orgaanilise aine rikkaid setteid. Sood ja loodete üleujutused viivad igal aastal ka süsinikku orgaanilise aine kujul ookeanidesse.
Süsinikdioksiidi loomulik eraldumine
Looduslikus süsinikuringes vabaneb süsinik tagasi atmosfääri peamiselt hingamise ja lagunemise teel.
- Taimede hingamine - Enamik maismaal elavaid mikroobe, taimi ja loomi hingab. Nad hingavad sisse hapnikku ja hingavad välja CO2, lagundades söödud toitu. See on üks lühimatest süsinikutsüklitest.
- Mulla lagunemine ja hingamine - Kogu maismaal olev kõdunev aine ei muutu orgaaniliseks aineks. Osa süsinikust eraldub CO2-na otse õhku. Ka mullas elavad mikroobid ja väikesed aminalid eraldavad iga päev hingates CO2.
- Ookeani kadu - Meretaimede ja -loomade hingamine ja lagunemine eraldab CO2 ka atmosfääri süsinikuvaru.
- Vulkaanid - Vulkaanilise tegevuse käigus eraldub atmosfääri väike kogus süsinikku.
Süsinikdioksiidi eraldav inimtegevus
Lisaks looduslikele voogudele on palju inimtegevusi, mis vabastavad fikseeritud süsiniku CO2-na tagasi atmosfääri.
- Fossiilkütuste põletamine- Süsiniku neelavate puidu, kivisöe, maagaasi, bensiini põletamine elektri, kütte, toiduvalmistamise või transpordi jaoks on üks peamisi süsiniku vabanemise viise tagasi õhku. Paljusid fossiilkütuseid kasutatakse ka tööstuslikel eesmärkidel ja need lisavad atmosfääri CO2.
- Maakasutuse muutused - Metsade hävitamisel, rohumaade puhastamisel asulate loomiseks, talude loomuliku kasvu asendamisel ja masinate kasutamisel, mis põhjustab heitmeid, on pikaajalised tagajärjed. See toob kaasa CO2 lisandumise atmosfääri süsinikukogumisse.
Erinevad perspektiivid lisaskeemidelt
Süsinikutsükli diagramme on mitut tüüpi ja need annavad selle elutähtsa tsükli kohta erinevat teavet.
- Lihtne tsükkel: BBC diagramm kujutab lihtsat süsinikuringet. Selline nägi välja süsinikuringe eelindustriaalsel ajal, kuni 150 aastat tagasi, mil süsiniku liikumise kogused ei olnud probleemiks.
- Kliimamuutus: Calgary ülikooli süsinikutsükkel on piltanalüüs selle kohta, kuidas kaasaegne inimtegevus on muutnud süsinikuringe õrna tasakaalu.
- Keemilised protsessid: Britannica süsinikuringe keskendub erinevatele keemilistele reaktsioonidele, mis mõjutavad süsinikuvoogusid ja -kogumeid, mitte süsiniku ringlussevõtu koguseid. See tsükkel on huvitav inimestele, kes soovivad teada süsiniku eri vorme ja kuidas see muutub.
Süsinikutsükli kasutamine
Viimase 150 aasta jooksul on inimtegevuse tõttu atmosfääris suurenenud CO2 sisaldus 30%. Kuna õhus sisalduv CO2 põhjustab soojenemist, suurendab CO2 lisamine atmosfääri ka selle soojendavat toimet. Selle tulemuseks on globaalne soojenemine ja kliimamuutused. Süsinikuringe mõistmine ning see, kuidas ja kus inimtegevus seda muudab, võib aidata leida tõhusaid viise ja meetodeid kliimamuutuse probleemi lahendamiseks.