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炭素循環は、水、窒素、硫黄、炭素、リンなどの生命に必要なさまざまな化合物が代謝、地質、および気象プロセスを通じて継続的にリサイクルされるいくつかの生物地球化学的循環の1つです。炭素は大気中の二酸化炭素として存在し、海洋に溶解し、生物の有機炭素として、また炭酸カルシウムのような堆積鉱物の一部として存在します。通常、これらの異なる貯留層の間の炭素の移動は、それぞれの炭素の量が比較的一定であるか、数千年にわたってのみ変化するように効果的に均衡します。しかし、産業革命以来、人間は化石燃料を燃やし、大量の炭素を大気中に放出してきました。これは、気候と生態系に広範囲に影響を及ぼす可能性があります。
生物学的要因
炭素は生命にとって最も重要な要素の1つであり、定義上、すべての有機分子の一部です。大気中の二酸化炭素は、「生産者」としても知られる光合成植物、藻類、および植物プランクトンによって有機炭素に変わります。すべての動物を含むほぼすべての他の生物は、最終的にこれらの生産者から炭素を取得します。生産者を含むすべての生物は、細胞呼吸の結果として二酸化炭素を放出します。これは、炭水化物が代謝されて生命に必要なエネルギーを放出するプロセスです。光合成と細胞呼吸の影響の間、大気と生物圏の間の炭素循環。最も重要な例外は、主に植物プランクトンや炭酸カルシウムでできた殻を持つ他の動物であり、それらは炭素が分解によって放出される前に海底の堆積物の下に埋められます。この炭素は、炭素循環の生物学的および大気の部分から効果的に除去され、最終的には石灰岩の形をとるか、特定の条件下では、石油、石炭、または天然ガスの形を取ります。
地質学的要因
より多くの石灰岩と炭素含有鉱物がゆっくりと形成されると同時に、既存の堆積物は風と降水の力によってゆっくりと侵食されています。石灰岩やその他の堆積物は雨水によって溶解し、炭素を生物圏に放出します。沈み込みは、ある構造プレートが別の構造プレートの下に押し付けられたときに発生し、炭素循環の重要な部分でもあります。炭素を含む堆積物は、表面の下に十分に押し出されて溶け、最終的に炭素を放出します。この炭素は、火山の噴火の一部として突然放出され、温泉、割れ目、通気孔からの漏れとして徐々に放出されます。
化石燃料
炭素循環に対する人間の主な影響は、化石燃料の燃焼によるもので、そうでなければ埋もれた炭素を大気中に放出します。石油、天然ガス、石炭を含む化石燃料は、世界経済のほぼすべての側面で使用されています。自動車は最も目立つ例ですが、実際には、工業用および住宅用の両方で電力を生産する石炭および天然ガスプラントにより、より多くの二酸化炭素が生成されます。産業農業も化石燃料エネルギーで実行されます。すべての人工肥料は、化石燃料（通常は天然ガス）を燃焼させるプロセスによって合成されます。さまざまな研究が、過去半世紀にわたる二酸化炭素の変化を追跡しています。最も長期にわたる研究は、ハワイのチャールズ・キーリングによって1958年に開始され、大気中の炭素レベルの急速な上昇を示しています。氷コアからの証拠は、炭素レベルが50万年に比べて高いことを示唆しています
森林破壊
特に熱帯地域で広まっている森林伐採により、分解によってより多くの炭素が放出され、植物や一部の細菌が太陽光のエネルギーを使用して大気中の二酸化炭素から炭水化物を生成するプロセスである光合成によって隔離される炭素が少なくなります。一部の地域は野生生物保護区として確保されていますが、木材収穫や農地の開clearを目的とした燃焼や皆伐の影響を受けやすい地域ははるかに多くあります。
温室効果
二酸化炭素レベルの増加に関する主な懸念は、二酸化炭素が温室効果ガスであるという事実に由来しています。それは、そうでなければ宇宙に逃げる地球表面からの赤外線を閉じ込め、効果的に惑星を断熱し、その温度を上昇させます。国連の気候変動に関する国際パネルは、科学界の多くの人々とともに、人間は地球規模の気候を劇的に変化させるほど炭素循環を混乱させており、生物多様性、農業、天候、およびあらゆる人々の全体的な健康に潜在的に大きな影響を及ぼしていると考えています地球上の生態系。