1.1: Регулювання атмосфери та клімату

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3459

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Життя на землі відіграє вирішальну роль у регулюванні фізичних, хімічних та геологічних властивостей Землі, від впливу на хімічний склад атмосфери до зміни клімату.

Близько 3,5 мільярда років тому ранні форми життя (головним чином ціанобактерії) допомогли створити кисневу атмосферу за допомогою фотосинтезу, захоплюючи вуглекислий газ з атмосфери і вивільняючи кисень (Schopf 1983; Van Valen 1971). Згодом ці організми змінили склад атмосфери, підвищивши рівень кисню, і проклали шлях організмам, які використовують кисень як джерело енергії (аеробне дихання), утворюючи атмосферу, подібну до існуючої сьогодні.

Цикли вуглецю на планеті між сушею, атмосферою та океанами через поєднання фізичних, хімічних, геологічних та біологічних процесів (МГЕЗК 2001). Одним із ключових способів біорізноманіття впливає на склад земної атмосфери є його роль у циклічному циклі вуглецю в океанах, найбільшому резервуарі для вуглецю на планеті (Грубер і Сармієнто, у пресі). У свою чергу, атмосферний склад вуглецю впливає на клімат. Фітопланктон (або мікроскопічні морські рослини) відіграють центральну роль у регулюванні хімії атмосфери шляхом перетворення вуглекислого газу в органічну речовину під час фотосинтезу. Ця насичена вуглецем органічна речовина осідає або прямо, або опосередковано (після її споживання) у глибокому океані, де вона залишається століттями, а то й тисячами років, виступаючи головним резервуаром вуглецю на планеті. Крім того, вуглець також потрапляє в глибокий океан за допомогою іншого біологічного процесу — утворення карбонату кальцію, первинного компонента оболонок у двох групах морських організмів, кокколітофоридів (фітопланктон) та форамініфери (одноклітинний, очищений організм, який рясніє багатьма морськими. середовищ). Коли ці організми гинуть, їх оболонки опускаються на дно або розчиняються в товщі води. Цей рух вуглецю через океани видаляє надлишок вуглецю з атмосфери і регулює клімат землі.

За останнє століття люди змінили склад атмосфери, виділяючи велику кількість вуглекислого газу. Вважається, що цей надлишок вуглекислого газу разом з іншими «парниковими» газами нагріває нашу атмосферу та змінює клімат у світі, що призводить до «глобального потепління». Було багато суперечок про те, як природні процеси, такі як циклічність вуглецю через фітопланктон в океанах, реагуватимуть на ці зміни. Чи збільшиться продуктивність фітопланктону і тим самим поглинати зайвий вуглець з атмосфери? Останні дослідження припускають, що природні процеси можуть уповільнити швидкість збільшення вуглекислого газу в атмосфері, але сумнівно, що або земні океани, або його ліси можуть поглинати весь додатковий вуглець, що виділяється людською діяльністю (Falkowski et al. 2000).