碳循環與全球變暖的關係
碳循環與全球氣候變暖之間的關係
碳元素是構成生物大分子的基本骨架的基礎元素,所以它同樣是生命組成中不可或缺的元素。因此,碳在生物圈中的循環,不僅對於環境變化有着極爲重要的影響作用,同時關係到地球生物的生死存亡。
所謂“碳循環”,是指碳元素在自然界中的循環狀態,生物圈中的“碳循環”主要表現在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳,經光合作用轉化爲葡萄糖,並且釋放出氧氣的過程。而碳元素主要存在於岩石圈和化石燃料中,其二者含碳量約佔地球上碳總量的99.9%。除此之外,地球上還有三個“碳庫”:大氣圈庫、水圈庫和生物庫。儘管這三個庫中的碳含量較小,但是他們扮演着碳在生物和無機環境之間迅速交換的交換庫的角色。
碳在岩石圈中主要以碳酸鹽的形式存在;在大氣圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在;而在水圈中,碳則以多種形式存在於幾百種被生物合成的有機物中。在大氣中,二氧化碳是含碳的主要氣體,也是碳參與物質循環的主要形式。在生物圈中,森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相當於其他植被類型的2倍。他又是生物庫中碳的主要存在者。植物、可見光作用的微生物通過光合作用從大氣中吸收碳的速率,與通過生物的呼吸作用將碳釋放到大氣中的速率大致相等。因此,大氣中二氧化碳的含量在受到人類活動干擾以前是相對穩定的。
碳循環可以分爲以下幾種類型:生物和大氣之間的循環、大氣與海洋之間的循環以及含碳鹽的形成與分解。這三種循環對於控制地球環境的穩定具有重要的意義,而且它們對於全球碳的平衡有着重要的意義。在過去,這幾種循環都是極爲穩定的。然而人類的活動極有可能打破這種平衡。人類在燃燒礦物燃料獲得能量時,產生了大量的二氧化碳。從1949到1969年之間,由於燃燒礦物燃料以及其他工業活動,二氧化碳的生成量每年增長4.8%。打破了自然界中原有的平衡,導致了全球範圍內氣候的異常變化。
“溫室效應”便是最爲直接的例子,地球的溫室效應是由於人類在長期生產和生活中,不斷向大氣層大量排放各種各樣有害氣體而造成的。在這些氣體中,最主要的是二氧化碳。此外,還有氟、氯化鈣、臭氧、甲烷、氫氧化物等40多種微量氣體。二氧化碳等氣體不能吸收太陽短波輻射,而讓太陽熱輻射能夠吸收大部分的地面長波輻射,使得地面輻射熱無法散發到外層去,像溫室的作用一樣,從而導致地面和低層大氣溫度逐漸升高。這就是溫室效應。
儘管地球存在着冰期與間冰期的循環,所以地球的溫度也是一直在不斷地變化着,而處於間冰期的我們,正好是處於地球變暖的時間段。然而,經過古氣候的重現,發現:在近百年以前,地球變暖的速率一直是較爲平緩的,與地球曾經的循環無較大不同。然而,在過去的一百年間,地球的溫度變化幅度較大。這與人類的活動有着密不可分的關係。
碳循環對於全球氣候的變化具有重要的平衡意義,因此,我們應當極力做好節能減排的工作,減少二氧化碳的排放,保護這個我們賴以生存的家園。
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