人类在碳循环中充当了什么角色?
如果不受干扰,短期和长期的碳循环会使大气、陆地、植物和海洋中的碳浓度保持相对稳定。但是当其中一个部分的碳含量发生变化时,平衡就可能会被打破。历史上,地球的碳循环会随着气候变化而改变。地球轨道的变化会改变地球从太阳接收到的能量,导致了冰河时期和温暖时期的交替。当北半球的夏季变冷,陆地上的冰堆积起来,从而减缓碳循环,冰河时代从此开始。与此同时,包括温度下降等许多因素会增加海洋从大气中吸收的碳量。大气中碳含量的下降导致了附加的冷却效果。在最后一个冰河时代末期,也就是一万年前,随着气温变暖,大气中的二氧化碳急剧增加。
此外,自工业革命开始以来,全球对化石燃料的需求一直在上升。化石燃料使用量的增加导致了大气中二氧化碳水平的升高。森林的砍伐也是导致二氧化碳水平上升的一个主要原因。树木和森林生态系统的其他部分能封存碳,森林被砍伐,大部分碳会以二氧化碳的形式释放出来。再加上植物吸收或海洋吸收不能完全抵消增加的二氧化碳,大气中的二氧化碳含量已经上升,并且还在继续上升。人类的活动加速了整个碳循环过程,并由此导致了一系列的全球气候变化问题。
碳循环改变带来的影响
到目前为止,陆地植物和海洋吸收了人类活动碳排放的50%,而另外50%的碳一直留在大气中。大气中过量的碳使地球变暖,陆地上的植物生长更多。海洋中过量的碳会使海水酸化,使海洋生物处于危险之中。一方面,二氧化碳作为温室气体留在大气中,会吸收地表释放的能量,然后重新释放的能量部分返回地球,从而加热了地表。如果没有温室气体,地球的温度将会降到零下。如果有过多的温室气体,地球就会像金星一样,大气温度保持在400摄氏度左右。不断上升的二氧化碳浓度已经导致地球变暖,自1880年以来,全球平均气温上升了0.8摄氏度。
另一方面,人类排放到大气中的二氧化碳中,会被海洋溶解产生碳酸,使得海水的酸度增加。自1750年以来,海洋的pH值下降了0.1,酸性变化了30%。海洋酸化以两种方式影响海洋生物。首先,碳酸与水中的碳酸离子反应生成碳酸氢盐。由于可用的碳酸盐较少,像珊瑚这样的钙化动物制造的碳酸钙壳会变得更薄,更脆弱。其次酸性越强的水,会溶解更多的岩石,释放更多的碳酸盐离子,增加海洋吸收二氧化碳的能力。海洋变暖也会减少浮游植物的数量,这可能会限制海洋通过短期快速碳循环从大气中吸收碳的能力。此外,温室气体增加导致的气候变暖也会"烘烤"地表,加速某些地方的碳逃逸。例如北半球的永久冻土层中含有丰富的植物积累数千年的碳,当冻土层变暖时,有机物腐烂,碳(以甲烷和二氧化碳的形式)渗入大气。
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