چرخه کربن به زبان ساده | چرخه کربن چیست و چه اهمیتی دارد؟

چرخه کربن از مهم‌ترین چرخه‌های طبیعی است. چرخه‌ای که با فتوسنتز گیاهان و تنفس موجودات زنده ارتباط دارد. در طی تغییرات این چرخه، کربن به شکل گاز کربن دی‌اکسید تولید و مصرف می‌شود. عملکرد چرخه کربن بر پایه قانون پایستگی جرم بوده و میزان کربن در طول فرآیند ثابت خواهدبود. مگر زمانی که اختلالی در عملکرد طبیعی این تغییرات ایجاد شود. در مطلب پیش رو به بررسی مراحل چرخه کربن و شکل ذخیره‌سازی آن در طبیعت می‌پردازیم. چرخه کربن موضوع بخش گفت‌وگو کنید کتاب علوم پایه نهم دانش‌آموزان است. با ستاره همراه شوید.

آشنایی با مراحل چرخه کربن

در طی فرآیند چرخه کربن، کربن در میان سطح کره زمین، خاک، آب و هوا حرکت می‌کند و در هر بخش به شکلی خاص ذخیره می‌شود. مراحل اصلی این چرخه به شرح زیر است:

1. کربنی که در جو وجود دارد برای انجام عمل فتوسنتز توسط گیاهان جذب می‌شود.
2. حیوانات برای ادامه بقا گیاهان را به عنوان غذا مصرف می‌کنند. در نتیجه کربن در بدن آن‌ها تجمع می‌یابد.
3. با گذشت زمان، حیوانات و گیاهان از بین رفته و تجزیه می‌شوند. در اثر این تجزیه بخشی از کربن آزاد شده و دوباره به جو باز می‌گردد.
4. آن بخشی از کربن که در طول تجزیه آزاد نشده، بر روی سطح کره زمین به سوخت فسیلی تبدیل می‌شود.
5. سوخت فسیلی یکی از سوخت‌های مورد استفاده انسان‌ها در زندگی است. با استفاده از مصرف این سوخت‌ها کربن دوباره آزاد شده و به اتمسفر بازمی‌گردد.

چگونگی تغییرات چرخه کربن در خشکی

کربن به صورت دی‌اکسید کربن در اتمسفر یافت می‌شود. این دی‌اکسید کربن نتیجه آزادسازی کربن در طی فرآیندهای تنفس و مصرف سوخت‌های فسیلی موجودات زنده است. گیاهان هم با دریافت دی‌اکسید کربن و انجام عمل فتوسنتز آن را به کربوهیدرات و غذایی برای حیوانات تبدیل می‌کنند. معادله‌ی زیر بیان‌گر این واکنش است:

CO2 + H2O + energy → (CH2O)n + O2

حیوانات و سایر موجودات زنده گیاهان را مصرف کرده و دی‌اکسید کربن در بدن آن‌ها ذخیره می‌شود. بخشی از این کربن در طی تنفس آزاد شده و به جو باز می‌گردد. بخشی از آن بر اثر مرگ موجودات و تجزیه آن‌ها به اتمسفر بازگشته و بخش باقی‌مانده به صورت سوخت فسیلی بر روی خاک ذخیره می‌شود. معادله این واکنش‌ها را در ادامه می‌خوانید:

CH2O)n + O2 → CO2 + H2O)

چگونگی تغییرات چرخه کربن در اقیانوس

از نظر علمی میزان جذب کربن توسط آب‌های اقیانوس‌ها بیشتر از میزان تولید این ماده است. جانواران دریایی مانند صدف‌ها با دریافت کربن آن را به یک ماده‌ای سخت به نام کربنات کلسیم تبدیل می‌کنند. ماده‌ای که باعث سختی پوست بدن آن‌ها می‌شود. پس از مرگ این جانوران، پوست بدن آن‌ها در کف اقیانوس باقی مانده و به مرور زمان تجزیه و بر اثر فشار آب شکسته می‌شود. این مواد در انتها سنگ آهک را تشکیل می‌دهند. با قرارگیری این سنگ در معرض هوا کربن دی‌‌اکسید آزاد شده و به اتمسفر باز می‌گردد.

اهمیت چرخه کربن

وجود چرخه کربن برای تعادل انرژی بر روی سطح کره زمین ضروری است. این چرخه می‌تواند با جذب اشعه‌های خورشید از کره زمین در مقابل گرمای بیش از اندازه محافظت کند. به همین دلیل اختلال در عملکرد صحیح چرخه کربن باعث تغییرات آب‌وهوایی و گرم شدن بیش از اندازه زمین خواهدشد. کربن در بسیاری از اجزای سازنده بدن انسان‌ها از جمله DNA، پروتئین‌ها و لیپیدها یافت می‌شود. به همین دلیل چرخه کربن در کنار چرخه نیتروژن و چرخه اکسیژن از مهم‌ترین چرخه‌های طبیعی برای زندگی بشر محسوب می‌شوند.

پاسخ‌های بخش فکر کنید صفحه ۲۷ علوم نهم

شکل زیر چرخه‌ای از کربن را نشان می‌دهد. با توجه به آن به پرسش‌ها پاسخ دهید.

الف) در موارد مشخص‌شده با «۱»، «۲» و «۳» آیا گاز کربن‌دی‌اکسید مصرف می‌شود یا تولید؟

پاسخ: در بخش ۱، با سوزاندن سوخت‌های فسیلی کربن‌دی‌اکسید آزاد و تولید می‌شود.

در بخش ۲، در طی فرآیند فتوسنتز کربن‌دی‌اکسید مصرف می‌شود.

در بخش ۳، با تنفس موجودات زنده کربن‌دی‌اکسید تولید می‌شود.

ب) کدام‌یک از بخش‌های نشان‌داده شده، در چرخه طبیعی کربن وجود ندارد؟

پاسخ: بخش ۱. سوزاندن سوخت‌های فسیلی توسط انسان‌ها در طی صد سال اخیر وارد چرخه شده‌است.

پ) مصرف سوخت‌های فسیلی چه تاثیری روی چرخه‌های طبیعی دیگر می‌گذارد؟ توضیح دهید.

پاسخ: مصرف سوخت‌های فسیلی با افزایش میزان تولید کربن‌دی‌اکسید باعث اختلال در تعادل دیگر چرخه‌های طبیعی می‌شود. این افزایش مصرف با اختلال در چرخه آب منجر به بارش بارندگی‌های سیل‌آسا می‌شود. افزایش گاز کربن‌دی‌اکسید نابودی لایه اوزون را به همراه دارد. افزایش دما، ذوب یخ‌های قطبی و جابه‌جایی فصل‌ها هم حاصل افزایش مصرف سوخت فسیلی و تولید بی‌اندازه کربن‌دی‌اکسید است. اختلال در چرخه سنگ که عواقب آن فرسایش سنگ‌ها و خاک بوده از دیگر تاثیرات منفی مصرف سوخت فسیلی بر چرخه‌های طبیعی است.

سخن پایانی

چرخه کربن یکی از مهم‌ترین چرخه‌های طبیعی است. این چرخه به تعادل انرژی در کره زمین، جلوگیری از افزایش بی‌اندازه دمای هوا، عملکرد صحیح بدن انسان و تعادل دیگر چرخه‌های طبیعی کمک می‌کند. هرگونه اختلال در این چرخه به ویژه در اثر مصرف بیش از اندازه سوخت‌های فسیلی توسط انسان، عواقب خطرناکی برای کره زمین به همراه دارد. نابودی لایه اوزون، افزایش گرمایش جهانی و تغییرات آب‌وهوایی از جمله مهم‌ترین خطرات اختلال در چرخه کربن است.

منبع: byjus