கார்பன் சுழற்சி

கார்பன் சுழற்சி (carbon cycle) என்பது பூமியின் உயிர்க்கோளம், மண்கோளம், புவிக்கோளம், நீர்க்கோளம் மற்றும் புவியின் வளிமண்டலத்தில் நிகழும் கார்பன் பரிமாற்ற உயிர்ப்புவிவேதியியல் சுழற்சி ஆகும். கார்பன் என்பது உயிரியல் சேர்மங்களின் முக்கிய அங்கமாகவும் சுண்ணாம்புக் கல் போன்ற பல கனிமங்களின் முக்கிய அங்கமாகவும் உள்ளது. நைட்ரசன் சுழற்சி மற்றும் நீர் சுழற்சியுடன் சேர்ந்து , கார்பன் சுழற்சியும் பூமியை உயிர்வாழும் திறன் கொண்ட கோளாக மாற்றுவதற்குரிய முக்கியமான நிகழ்வுகளின் வரிசையை உள்ளடக்கியுள்ளது. உயிர்க்கோளம் முழுவதும் மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டு மீண்டும் பயன்படுத்தப்படும் கார்பனின் இயக்கத்தையும் அத்துடன் கார்பன் மூழ்கிகலில் இருந்து கார்பனை படிப்படியாக ஒதுக்கி வெளியிடும்  நீண்டகால செயல்முறைகளை கார்பன் சுழற்சி விவரிக்கிறது. நிலம் மற்றும் கடலில் உள்ள கார்பன் மூழ்கிகள்  ஒவ்வொன்றும் தற்போது ஒவ்வோர் ஆண்டும் மானுடவியல் கார்பன் உமிழ்வுகளில் கால் பங்கை எடுத்துக் கொள்கின்றன.

புவிக்கோளத்தில் இருந்து நிலக்கரி, பெட்ரோலியம் மற்றும் எரிவாயு போன்ற புதைபடிவ கார்பனை பிரித்தெடுத்தல், சிமெண்ட்டு உற்பத்தி போன்ற நடவடிக்கைகளால் நில பயன்பாட்டை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் மனிதர்கள் பல நூற்றாண்டுகளாக உயிரியல் கார்பன் சுழற்சியை சீர்குலைத்து வந்துள்ளனர். வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனீராக்சைடு 2020 ஆம் ஆண்டில் தொழில்துறைக்கு முந்தைய நிலைகளை விட கிட்டத்தட்ட 52% அதிகரித்துள்ளது. சூரியனால் அளிக்கப்படும் வெப்பம் வளிமண்டலம் மற்றும் பூமியின் மேற்பரப்பில் வெப்பநிலை உயர இது கட்டாயப்படுத்தியது. இவ்வாறு அதிகரித்த கார்பனீராக்சைடால் கார்பானிக் அமிலம் மற்றும் பிற சேர்மங்களும் கரைந்து கடல் மேற்பரப்பின் அமிலத்தன்மையை சுமார் 30% வரை அதிகரிக்கச் செய்கின்றன. இதனால் கடலின் அடிப்படை வேதியியலே மாற்றமடைகிறது. புதைபடிவ கார்பனின் பெரும்பகுதி கடந்த அரை நூற்றாண்டில் அதிகமாக பிரித்தெடுக்கப்பட்டது. பிரித்தெடுக்கப்படும் இவ்விகிதங்கள் தொடர்ந்து வேகமாக அதிகரித்து மனிதனால் ஏற்படும் காலநிலை மாற்றத்திற்கு பங்களிக்கிறது.  புவி அமைப்பின் பரந்த ஆனால் வரையறுக்கப்பட்ட நிலைமத்தின் காரணமாக  கார்பன் சுழற்சிக்கும், மனித நாகரிகத்தை விமர்சன ரீதியாக செயல்படுத்தும் உயிர்க்கோளத்திற்குமான மிகப் பெரிய விளைவுகள் இன்னும் விரிவடையத் தயாராக உள்ளன .  இந்த இயற்கை அமைப்பில் சமநிலையை மீட்டெடுப்பது பன்னாட்டு முன்னுரிமையாகும். இது பாரிசு காலநிலை ஒப்பந்தம் மற்றும் நிலையான வளர்ச்சி இலக்கு 13 ஆகிய இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது.

முக்கிய கூறுகள்

கார்பன் சுழற்சியை முதலில் அண்டோயின் இலவாய்சியர் மற்றும் இயோசப் பிரீசுட்லி ஆகியோர் விவரித்தனர். அம்பரி டேவி மேலும் இதை பிரபலப்படுத்தினார். உலகளாவிய கார்பன் சுழற்சியானது, பரிமாற்றப் பாதைகளால் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட கார்பனின் பின்வரும் முக்கிய கார்பன் தேக்கங்களாகப் பிரிக்கப்படுகிறது:
 காற்றுமண்டலம்
 நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளம்
 கரைந்த கனிம கார்பனுடன் உயிருள்ள, உயிரற்ற கடல் உயிரினத் தொகுதி உட்பட்ட பெருங்கடல்.
 புதைபடிவ எரிபொருள்கள், நன்னீர் அமைப்புகள் மற்றும் உயிரற்ற கரிமப் பொருட்கள் உட்பட்ட படிவுகள்.
 மேலுறை மற்றும் மேலோடு உட்பட்ட பூமியின் உட்புறம் இந்த கார்பன் மூலங்கள் புவியியல் செயல்முறைகள் மூலம் மற்ற கூறுகளுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன.

கார்பன் தேக்கங்களுக்கிடையேயான கார்பன் பரிமாற்றங்கள் பல்வேறு இரசாயன, இயற்பியல், புவியியல் மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகளின் விளைவாக நிகழ்கின்றன. பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் உள்ள மிகப்பெரிய கார்பன் குளமாக பெருங்கடல் உள்ளது. வளிமண்டலம், கடல், நிலப்பரப்பு சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள் மற்றும் வண்டல்களுக்கு இடையே உள்ள கார்பனின் இயற்கை பரிமாற்றம் மிகவும் சமநிலையில் உள்ளது. இங்கெல்லாம் மனித தலையீடுகள் இல்லாவிட்டால் கார்பன் அளவுகள் தோராயமாக நிலையானதாக இருக்கும்.

வளிமண்டலம்

பூமியின் வளிமண்டலத்தில் கார்பனீராக்சைடு, மீத்தேன் என்ற இரண்டு முக்கிய வடிவங்களில் கார்பன் உள்ளது. இந்த இரண்டு வாயுக்களும் வளிமண்டலத்தில் வெப்பத்தை உறிஞ்சி தக்கவைத்து, பைங்குடில் விளைவுக்கு ஓரளவு காரணமாகின்றன. கார்பனீராக்சைடுடன் ஒப்பிடும்போது மீத்தேன் ஒரு குறிப்பிட்ட கன அளவுக்கு ஒரு பெரிய பைங்குடில் விளைவை உருவாக்குகிறது. ஆனால் இது மிகக் குறைந்த செறிவுகளில் உள்ளது. கார்பனீராக்சைடை விட குறுகிய காலமே உள்ளது. இதனால் கார்பனீராக்சைடு மீத்தேனைக் காட்டிலும் முக்கியமான பசுமை இல்ல வாயுவாக விளங்குகிறது.

கார்பனீராக்சைடு வளிமண்டலத்திலிருந்து முதன்மையாக ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் அகற்றப்பட்டு நிலப்பரப்பு மற்றும் கடல்சார் உயிர்க்கோளங்களுக்குள் நுழைகிறது. கார்பனீராக்சைடு வளிமண்டலத்திலிருந்து நேரடியாக கடல், ஏரிகள், முதலிய நீர்நிலைகளில் கரைகிறது. இதே போல் வளிமண்டலத்தில் மழைத்துளிகள் விழும்போது மழைப்பொழிவிலும் கரைகிறது. நீரில் கரைந்தால், கார்பனீராக்சைடு நீர் மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிந்து கார்பானிக் அமிலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த அமிலம் கடலின் அமிலத்தன்மைக்கு பங்களிக்கிறது. வானிலை மூலம் கார்பானிக் அமிலம் பாறைகளால் உறிஞ்சப்படலாம். தொடும் மற்ற மேற்பரப்புகளையும் அமிலமாக்கலாம் அல்லது கடலில் நீரில் கலந்துவிடலாம்.

கடந்த இரண்டு நூற்றாண்டுகளில் மனித நடவடிக்கைகள் வளிமண்டலத்தில் கார்பனின் அளவை 2020 ஆம் ஆண்டு வரை கிட்டத்தட்ட 50% அதிகரித்துள்ளன. சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் வளிமண்டலத்தில் இருந்து கார்பனீராக்சைடை  பிரித்தெடுக்கும் திறனை மாற்றியமைப்பதன் மூலமாகவும், நேரடியாக அதை வெளியிடுவதன் மூலமாகவும் முக்கியமாக கார்பனீராக்சைட்டு வடிவத்தில் இந்த அதிகரிப்பு நிகழ்ந்துள்ளது. புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பதும் கற்காரை தயாரிப்பதும் இதற்கு எடுத்துக்காட்டாகும்.
எதிர்காலத்தில் 2 முதல் 3 பில்லியன் ஆண்டுகளில் கார்பனேட்டு-சிலிகேட்டு சுழற்சியின் மூலம் மண்ணில் கார்பனீராக்சைடு உறிஞ்சப்படும் விகிதம், சூரியன் வயதாகும்போது எதிர்பார்க்கப்படும் மாற்றங்களால் அதிகரிக்கும்.

எதிர்பார்க்கப்படும் சூரியனின் அதிகரித்த ஒளிர்வு மேற்பரப்பு வானிலை விகிதத்தை விரைவுபடுத்தும். இந்நிகழ்வு இறுதியில் வளிமண்டலத்தில் உள்ள பெரும்பாலான கார்பனீராக்சைடை பூமியின் மேலோட்டத்தில் கார்பனேட்டாக மாற்றிவிடும். வளிமண்டலத்தில் கார்பனீராக்சைடின் செறிவு ஒரு மில்லியனுக்கு தோராயமாக 50 பாகங்களுக்குக் கீழே குறைந்துவிட்டால் சி3 வகை தாவரங்களில் ஒளிச்சேர்க்கை நிகழ்வதற்கு சாத்தியமில்லாமல் போகும். நிகழ்காலத்திலிருந்து 600 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குள் இந்நிலை நிகழும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும் சில மாதிரிகள் வேறுபடுகின்றன.

பூமியிலுள்ள பெருங்கடல்கள் 1.1 பில்லியன் ஆண்டுகளில் ஆவியாகிவிட்டால், அவற்றை உயவூட்டுவதற்கு தண்ணீர் இல்லாததால் தட்டுகளின் கட்டமைவியல் நிறுத்தப்படும். கரியமில வாயுவை வெளியேற்றும் எரிமலைகள் இல்லாமல் போவதால் எதிர்காலத்தில் 1 பில்லியன் மற்றும் 2 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு இடையே கார்பன் சுழற்சி முடிவடையும்.

நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளம் 

நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளமானது நிலத்தில் வாழும் அனைத்து உயிரினங்களிலும் உள்ள கரிம கார்பனை உள்ளடக்கியதாகும். உயிருடன் வாழ்கின்ற மற்றும் இறந்த உயிரினங்கள் இரண்டும் மட்டுமின்றி மண்ணில் சேமிக்கப்படும் கார்பனும் இதில்  உள்ளடங்கும். சுமார் 500 கிகா டன்கள் கார்பன் தரையின் மேலுள்ள தாவரங்கள் மற்றும் பிற உயிரினங்களில் சேமிக்கப்படுகிறது. மண் தோராயமாக 1,500 கிகா டன்கள் கார்பனைக் கொண்டுள்ளது. நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்தில் உள்ள பெரும்பாலான கார்பன் கரிம கார்பன் ஆகும். அதே சமயம் மண்ணில் மூன்றில் ஒரு பங்கு கார்பன், கால்சியம் கார்பனேட்டு போன்ற கனிம வடிவங்களில் சேமிக்கப்படுகிறது. பூமியில் வாழும் அனைத்து உயிரினங்களிலும் கரிம கார்பன் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். தன்னுணவாக்கிகள்  அதை காற்றில் இருந்து கார்பனீராக்சைடாகப் பிரித்தெடுத்து, கரிம கார்பனாக மாற்றுகிறது. அதே சமயம் சாறுண்ணிகள் மற்ற உயிரினங்களை உட்கொள்வதன் மூலம் கார்பனைப் பெறுகின்றன.

நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்தில் கார்பன் எடுக்கப்படுவது உயிரியல் காரணிகளைச் சார்ந்தது என்பதால், அது தினசரி மற்றும் பருவகால சுழற்சியைப் பின்பற்றுகிறது. கார்பனீராக்சைடு அளவீடுகளில் இந்த அம்சம் கீலிங் வளைவில் தெளிவாகத் தெரிகிறது. வடக்கு அரைக்கோளம் தெற்கு அரைக்கோளத்தை விட அதிக நிலப்பரப்பைக் கொண்டுள்ளதாலும், சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளுக்கு கார்பனை உறிஞ்சி வெளியிடுவதற்கு அதிக இடவசதி உள்ளதாலும் அங்கு இது வலுவானதாக உள்ளது. 

கார்பன் பல வழிகளிலும் வெவ்வேறு கால அளவிலும் நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்தை விட்டு வெளியேறுகிறது. கரிம கார்பனின் எரிப்பு அல்லது சுவாசம் அதை விரைவாக வளிமண்டலத்தில் வெளியிடுகிறது. ஆறுகள் வழியாக கார்பன் கடலுக்கு ஏற்றுமதி செய்யப்படலாம் அல்லது மந்த கார்பன் வடிவில் மண்ணில் பிரிக்கப்படலாம். மண்ணில் சேமிக்கப்படும் கார்பன், மண் அரிப்பு மூலம் ஆறுகளில் கழுவப்படுவதற்கு முன்பு அல்லது மண் சுவாசத்தின் மூலம் வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்படுவதற்கு முன்பு ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகள் வரை அங்கேயே தங்கியிருக்கும். 1989 மற்றும் 2008 ஆம் ஆண்டுகளுக்கு இடையில் மண் சுவாசம் ஆண்டுக்கு 0.1% அதிகரித்தது. 2008 ஆம் ஆண்டில், மண் சுவாசத்தால் வெளியிடப்பட்ட உலகளாவிய மொத்த கார்பனீராக்சைடு தோராயமாக 98 பில்லியன் டன்களாகும். புதைபடிவ எரிபொருளை எரிப்பதன் மூலம் மனிதர்களை விட சுமார் 3 மடங்கு அதிகமான கார்பன் இப்போது ஒவ்வொரு ஆண்டும் வளிமண்டலத்தில் சேர்க்கப்படுகிறது (இது மண்ணிலிருந்து வளிமண்டலத்திற்குச் செல்லும் கார்பனின் நிகர பரிமாற்றத்தைக் குறிக்காது, ஏனெனில் சுவாசம் பெரும்பாலும் மண்ணின் கார்பனுக்கான உள்ளீடுகளால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது). இந்த போக்குக்கு சில நம்பத்தகுந்த விளக்கங்கள் உள்ளன. ஆனால் அதிக வாய்ப்புள்ள விளக்கம் என்னவென்றால், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை மண்ணின் கரிமப் பொருட்களின் சிதைவின் விகிதங்களை அதிகரிக்கிறது, இது கார்பனீராக்சைடின் ஓட்டத்தையும் அதிகரித்துள்ளது.

பெருங்கடல் 
கடலை கருத்தியல் ரீதியாக ஒரு மேற்பரப்பு அடுக்காகப் பிரிக்கலாம். வளிமண்டலத்துடன் தினம் தொடங்கி ஆண்டுகள் வரை தண்ணீர் அடிக்கடி தொடர்பு கொள்கிறது. சில நூறு மீட்டர் அல்லது அதற்கும் குறைவான வழக்கமான கலப்பு அடுக்கு ஆழத்திற்குக் கீழேயும் தண்ணீர் தொடர்பு கொள்கிறது. இத்தொடர்ச்சியான தொடர்புகளுக்கு இடையிலான காலம் பல நூற்றாண்டுகளாக இருக்கலாம். மேற்பரப்பு அடுக்கில் உள்ள கரைந்த கனிம கார்பன் வளிமண்டலத்துடன் விரைவாக பரிமாற்றப்பட்டு, சமநிலையை பராமரிக்கிறது. கரைந்த கனிம கார்பன் 15 சதவீதம் ஆகும். ஆனால் முக்கியமாக அதன் பெரிய அளவு காரணமாக, ஆழ்கடலில் அதிக கார்பன் உள்ளது. வளிமண்டலத்தை விட 50 மடங்கு அதிகமாகக் சுழற்சி செய்யப்பட்ட கார்பனை கொண்டிருக்கும்  உலகின் மிகப்பெரிய குளம் இதுவாகும். இது வளிமண்டலத்துடன் சமநிலையை அடைவதற்கான கால அளவு நூற்றுக்கணக்கான ஆண்டுகள் ஆகும். இரண்டு அடுக்குகளுக்கு இடையே கார்பன் பரிமாற்றம் வெப்ப உவர்நீர் சுழற்சி என்பதால் மெதுவாக நிகழ்கிறது.

கார்பன் முக்கியமாக வளிமண்டல கார்பனீராக்சைடாக கரைவதன் மூலம் கடலில் நுழைகிறது. இதில் ஒரு சிறிய பகுதி கார்பனேட்டாக மாற்றப்படுகிறது. இதுவும் கரைந்த கரிம கார்பனாக ஆறுகள் வழியாக கடலுக்குள் நுழைகிறது. ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் உயிரினங்களால் கரிம கார்பனாக மாற்றப்பட்டு உணவுச் சங்கிலி முழுவதும் பரிமாறப்படலாம். கடல்களின் ஆழமான அதிக கார்பன் நிறைந்த அடுக்குகளில் இறந்த மென்மையான திசுக்களாகவோ அல்லது ஓடுகளில் கால்சியம் கார்பனேட்டாகவோ மாற்றப்படலாம். மேற்பரப்பு நீருக்குத் திரும்புவதற்கு முன் வண்டல் படிவாகவும் வெப்ப உவர் நீர் சுழற்சியாகவும் இது நீண்ட காலத்திற்கு இந்த அடுக்கில் சுற்றுகிறது. பெருங்கடல் நீர் அமிலகாரத்தன்மை சுட்டெண் மதிப்பு 8.2 கொண்ட காரம் என்பதால்  அமிலத்தன்மை கொண்ட கார்பனீராக்சைடு கடல் நீரை நடுநிலையாக்குகிறது.

வளிமண்டலத்தில் மனிதனால் ஏற்படும் கார்பனீராக்சைடு உயர்வைக் கட்டுப்படுத்தும் கார்பன் வரிசைப்படுத்துதலின் மிக முக்கியமான வடிவங்களில் கார்பனீராக்சைட்டின் கடல்சார் உறிஞ்சுதலும் ஒன்றாகும்.இருப்பினும், இந்த செயல்முறை பல காரணிகளால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. CO2 உறிஞ்சுதல் தண்ணீரை அதிக அமிலமாக்குகிறது. இது கடல் உயிரியல் அமைப்புகளை பாதிக்கிறது. அதிகரிக்கும் கடல் அமிலத்தன்மையின் விகிதமானது கால்சியம் கார்பனேட்டுகளின் உயிரியல் மழைப்பொழிவைக் குறைக்கலாம். இதனால் கார்பனீராக்சைடை உறிஞ்சும் கடலின் திறன் குறைகிறது.

புவிக்கோளம்

உலக கார்பன் சுழற்சியின் மற்ற பகுதிகளுடன் ஒப்பிடுகையில் கார்பன் சுழற்சியின் புவியியல் கூறு மெதுவாக செயல்படுகிறது. இது வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனின் அளவு மற்றும் உலக வெப்பநிலையை தீர்மானிக்கும் மிக முக்கியமான ஒன்றாகும்.

பூமியின் பெரும்பாலான கார்பன் பூமியின் பாறைக்கோளத்தில் செயலாற்றலற்ற நிலையில் சேமிக்கப்படுகிறது. பூமியின் மேலடுக்கில் சேமிக்கப்பட்ட கார்பனின் பெரும்பகுதி பூமி உருவானபோது அங்கேயே சேமிக்கப்பட்டது. அதில் சிறிதளவு உயிர்க்கோளத்தில் இருந்து கரிம கார்பன் வடிவத்தில் படிவு செய்யப்பட்டது. புவிக்கோளத்தில் சேமிக்கப்பட்ட கார்பனில் சுமார் 80% சுண்ணாம்புக் கல் மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்கள் ஆகும். அவை கடல் உயிரினங்களின் ஓடுகளில் சேமிக்கப்படும் கால்சியம் கார்பனேட்டின் படிவுகளிலிருந்து உருவாகின்றன. மீதமுள்ள 20% அதிக வெப்பம் மற்றும் அழுத்தத்தின் கீழ் நிலப்பரப்பு உயிரினங்களின் வண்டல் மற்றும் அவற்றை புதைப்பதன் மூலம் உருவாகும் பாறைப்படிவ கரிமப் பொருள்களாக  சேமிக்கப்படுகிறது. புவிக்கோளத்தில் சேமித்து வைக்கப்பட்டுள்ள கரிமக்  கார்பன் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் அங்கேயே இருக்கும்.

புவிக்கோளத்தை விட்டு கார்பன் பல வழிகளில் வெளியேறலாம். கார்பனீராக்சைடு கார்பனேட்டு பாறைகள்  உருமாற்றத்தின் போது அவை பூமியின் மேலடுக்கில் உட்செலுத்தப்படும் போது வெளியிடப்படுகிறது. இந்த கார்பனீராக்சைடு  எரிமலைகள் மூலம் வளிமண்டலத்திலும் கடலிலும் வெளியிடப்படுகிறது. புதைபடிவ எரிபொருட்கள் வடிவில் மண்ணெண்ணையாக நேரடியாக பிரித்தெடுத்து மனிதர்களால் அதை அகற்ற முடியும். பிரித்தெடுத்த பிறகு அப்புதைபடிவ எரிபொருட்கள் எரிக்கப்படுகின்றன. அவை ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன மற்றும் சேமித்திருக்கும் கார்பனை வளிமண்டலத்தில் வெளியிடுகின்றன.

நீர் சுழற்சியில் நிலப்பரப்பு கார்பன்

வலப்புறமுள்ள படத்தில்:

 வளிமண்டலத் துகள்கள் மேகக் குவிப்புக் கருக்களாகச் செயல்பட்டு, மேக உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கின்றன.
 மழைத்துளிகள் பூமியை நோக்கி விழும் போது கரிம மற்றும் கனிம கார்பனை துகள்களை கரிம நீராவி உறிஞ்சுதல் மூலம் உறிஞ்சுகின்றன.
 எரிதலாலும் எரிமலை வெடிப்புகளாலும் அதிக அமுக்கப்பட்ட பல்வளைய அரோமாட்டிக் மூலக்கூறுகளை  உருவாக்குகின்றன, அவை CO2 போன்ற பசுமை இல்ல வாயுக்களுடன் வளிமண்டலத்திற்குத் திரும்புகின்றன.
 நிலப்பரப்புத் தாவரங்கள் வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனீராக்சைடை ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் நிலைநிறுத்தி ஒரு பகுதியை சுவாசத்தின் மூலம் மீண்டும் வளிமண்டலத்திற்குத் திருப்புகின்றன. காடுகளில் கரிம பலபடிகளான லிக்னின் மற்றும் செல்லுலோசு 80% அளவும் மேய்ச்சல் நிலங்களில் 60% அளவும் கரிம கார்பனாக காணப்படுகின்றன.
 தாவர குப்பைவீழ்ச்சி கரிம கார்பன் வண்டல் பொருட்களுடன் கலந்து கரிம மண்ணை உருவாக்குகிறது. அங்கு தாவரத்திலிருந்து பெறப்பட்ட மற்றும் பாறை கரிம கார்பன் ஆகியவை நுண்ணுயிர் மற்றும் பூஞ்சை செயல்பாடுகளால் சேமிக்கப்பட்டு மாற்றப்படுகிறது.
 காடுகளின் வழியாகவும் தாவரங்களின் தண்டுகளின் வழியாகவும் செல்லும் தண்ணீர் கரைந்த கரிம கார்பன் மற்றும் கரைந்த கனிம கார்பன் ஆகியவற்றை உறிஞ்சுகிறது.   மண்ணின் கரைசல் மற்றும் நிலத்தடி நீர் தேக்கங்களில் நீர் ஊறும்போது உயிர்வேதியியல் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன. மண்ணில் செறிவூட்டப்படுவதை விட மழைப்பொழிவு மிக வேகமாக நிகழும்போது நிலத்தடி ஓட்டம் ஏற்படுகிறது.
 நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்திலிருந்து பெறப்பட்ட கரிம கார்பன் மற்றும் தளங்களில் உற்பத்தியாகும் கரிம கார்பன் போன்றவை ஆறுகள் மற்றும் நீரோடைகளில் உள்ள நுண்ணுயிர்களால் சிதைக்கப்படுகிறது. நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்தால் ஆண்டுதோறும் பிரிக்கப்படும் கார்பன் இதன் விளைவாக ஆறுகளிலிருந்து வளிமண்டலத்திற்கு கார்பனீராக்சைடு பாய்கிறது.
 ஏரிகள், நீர்த்தேக்கங்கள் மற்றும் வெள்ளப்பெருக்குகள் பொதுவாக அதிக அளவு கரிம கார்பன் மற்றும் படிவுகளை சேமித்து வைக்கின்றன. இதுவும் கார்பனீராக்சைடாக வளிமண்டலத்திற்கு பாய்கிறது. வெள்ளப்பெருக்குகள், ஏரிகள் மற்றும் நீர்த்தேக்கங்களின் நச்சுத்தன்மையற்ற வண்டல்களில் மீத்தேன் உற்பத்தியும் பொதுவாக அதிகமாக உள்ளது.
ஆற்று முகத்துவார நீர் வளிமண்டலத்திற்கான கார்பனீராக்சைடு ஆதாரமாக உள்ளது
 கடலோர சதுப்பு நிலங்கள் நீல கார்பனை சேமித்து ஏற்றுமதி செய்கின்றன. சதுப்பு நிலங்கள் உலகளவில் ஆறுகளாக வளிமண்டலத்தில் கார்பனீராக்சைடின் சமமான பாய்ச்சலைக் கொண்டிருப்பதாக பரிந்துரைக்கப்படுகிறது
 கண்டத் திட்டுகளும் திறந்த கடலும் பொதுவாக வளிமண்டலத்தில் இருந்து CO2 வாயுவை உறிஞ்சுகின்றன.
 கடல் உயிரியல் விசையியக்கக் குழாய் உறிஞ்சப்பட்ட CO2 இன் சிறிய ஆனால் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை கடல் வண்டல்களில் கரிம கார்பனாகப் பிரிக்கிறது.

கடல் உயிரியல் பாய்வு

கடல் உயிரியல் பாய்வு என்பது வளிமண்டலம், கடற்பரப்பு படிவுகள் மற்றும் நிலப்பகுதியிலிருந்து கடலை நோக்கி வரும் கார்பனை ஆழ்கடல் பகுதிக்கு வரிசைப்படுத்தி அனுப்பும் உயிரியல் இயக்கத்தைக் குறிக்கும். மேலும் இவ்வியக்கம் ஒரு செயல்முறையின் விளைவு அல்ல. மாறாக உயிரியல் உந்தியை பாதிக்கக்கூடிய பல செயல்முறைகளின் கூட்டியக்கமாகும். இந்த பாய்வு இயக்கம் ஒவ்வோர் ஆண்டும் சுமார் 11 பில்லியன் டன் கார்பனை கடலின் உட்புறத்திற்கு மாற்றுகிறது. இப்பாய்வியக்கம் இல்லாத ஒரு கடல் வளிமண்டலத்தில் CO2 அளவு மில்லியனுக்கு 400 பகுதிகள் அளவு இருக்கும். இது தற்போதைய அளவை விட அதிகமாகும்.

கரிம மற்றும் கனிம உயிரியல் பொருட்களுடன் இணைக்கப்பட்ட பெரும்பாலான கார்பன் கடல் மேற்பரப்பில் உருவாகிறது. பின்னர் இது கடல் தரையில் மூழ்கத் தொடங்கும். ஆழ்கடல் அதன் பெரும்பாலான ஊட்டச்சத்துக்களை கடல் பனி வடிவத்தில் மூழ்கும் போது அதிக நீர் பகுதியிலிருந்து பெறுகிறது. இது இறந்த அல்லது இறக்கும் விலங்குகள் மற்றும் நுண்ணுயிர்கள், கழிவு , மணல் மற்றும் பிற கனிம பொருட்களால் ஆனது.

கரைந்த கனிம கார்பனை கரிம உயிரியாக மாற்றுவதற்கும், துகள்களாக அல்லது கரைந்த வடிவத்தில் ஆழமான கடலில் செலுத்துவதற்கும் உயிரியல் பாய்வு பொறுப்பாகும். கனிம ஊட்டச்சத்துக்கள் மற்றும் கார்பனீராக்சைடு ஆகியவை ஒளிச்சேர்க்கையின் போது மிதவை தாவர நுண்ணுயிர்களால் நிலைநிறுத்தப்படுகின்றன. இவை இரண்டும் கரைந்த கரிமப் பொருளை வெளியிடுகின்றன. தாவரவகை மிதவை விலங்கினங்களால் நுகரப்படுகின்றன. எஞ்சியவை மீண்டும் உட்செலுத்தப்படலாம் அ;;அது பிற கரிமப் பொருள்களுடன் மொத்தமாக மூழ்க நேரிடலாம். கரைந்த கரிமப் பொருள்கள் பாக்டீரியாவால் ஓரளவு நுகரவும் சுவாசிக்கவும்படுகிறது; மீதமுள்ள பயனற்ற கரைந்த கரிமப் பொருள்கள் ஆழ்கடலில் கலக்கப்படுகிறது. ஆழ்கடல் நீருக்கு ஏற்றுமதி செய்யப்படும் கரைந்த கரிமப் பொருள்கள் மற்றும் திரட்டுகள் நுகரப்பட்டு சுவாசிக்கப்படுகின்றன.

ஒரு மிதக்கும் தாவர செல் ஒரு நாளைக்கு சுமார் ஒரு மீட்டர் மூழ்கும் என மூழ்கும் வீதத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த செல்கள் பல்வேறு வகையான செயல்கள் மூலம் கடல் தளத்தை அடைய பத்து ஆண்டுகளுக்கு மேல் ஆகலாம். ஆனால் இவை மொத்தமாகத் திரண்டு தனிப்பட்ட செல்களைக் காட்டிலும் பெரிய அளவிலான மூழ்கும் விகிதத்துடன்   சில நாட்களில் ஆழமான பயணத்தை முடிக்கின்றன.
மேற்பரப்பு கடலில் இருந்து வெளியேறும் சுமார் 1% துகள்கள் கடற்பரப்பை அடைந்து நுகரப்படுகின்றன, சுவாசிக்கப்படுகின்றன அல்லது வண்டல்களில் புதைக்கப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறைகளின் நிகர விளைவு என்னவென்றால், கரிம வடிவில் உள்ள கார்பனை மேற்பரப்பில் இருந்து அகற்றி, அதை அதிக ஆழத்தில் உள்ள கரைந்த கனிம கார்பன் பகுதிக்கு திருப்புவதாகும். வெப்ப உவர்நீர் சுழற்சியானது ஆயிரமாண்டு கால அளவீடுகளில் ஆழ்கடல் கரைந்த கனிம கார்பனை வளிமண்டலத்திற்குச் செலுத்துகிறது. வண்டல்களில் புதைக்கப்பட்ட கார்பன், பூமியின் மேலடுக்குக்குள் அடக்கப்பட்டு, மெதுவான கார்பன் சுழற்சியின் ஒரு பகுதியாக மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு சேமிக்கப்படுகிறது.

வேகமான மற்றும் மெதுவான கார்பன் சுழற்சி 

வேகமான மற்றும் மெதுவான கார்பன் சுழற்சிகள் வழக்கமாக நடைபெறுகின்றன. வேகமான சுழற்சி உயிர்க்கோளத்திலும், மெதுவான சுழற்சி பாறைகளிலும் நடக்கிறது. வேகமான அல்லது உயிரியல் சுழற்சி சில ஆண்டுகளுக்குள் முடிவடையும். இந்நடவடிக்கையில் கார்பன் வளிமண்டலத்திலிருந்து உயிர்க்கோளத்திற்கு நகர்கிறது. பின்னர் மீண்டும் வளிமண்டலத்திற்கே நகர்த்தப்படுகிறது. மெதுவான அல்லது புவியியல் சுழற்சி முடிவடைய மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் ஆகலாம். பாறைகள், மண், கடல் மற்றும் வளிமண்டலத்திற்கு இடையே பூமியின் மேலோடு வழியாக இங்கு கார்பன் நகர்கிறது.

வேகமான கார்பன் சுழற்சியானது சுற்றுச்சூழலுக்கும் உயிர்க்கோளத்தில் வாழும் உயிரினங்களுக்கும் இடையிலான ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய கால உயிர்வேதியியல் செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியதாகும். வளிமண்டலம், நிலப்பரப்பு, கடல் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளுக்கு இடையேயான கார்பனின் இயக்கங்கள், அத்துடன் மண் மற்றும் கடற்பரப்பின் சுழல் மண்டலம் ஆகியவையும் இதில் உள்ளடங்கும். வேகமான கார்பன் சுழற்சியில் ஒளிச்சேர்க்கையை உள்ளடக்கிய வருடாந்திர சுழற்சிகளும், தாவர வளர்ச்சி மற்றும் சிதைவை உள்ளடக்கிய தசாப்த சுழற்சிகளும் அடங்கும். மனித நடவடிக்கைகளுக்கான வேகமான கார்பன் சுழற்சியின் எதிர்வினைகள் காலநிலை மாற்றத்தின் பல உடனடி தாக்கங்களைத் தீர்மானிக்கும்.

மெதுவான கார்பன் சுழற்சியானது பாறை சுழற்சியைச் சேர்ந்த நடுத்தர முதல் நீண்ட கால புவி வேதியியல் செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியதாகும். கடலுக்கும் வளிமண்டலத்திற்கும் இடையிலான கார்பன் பரிமாற்றத்திற்கு பல நூற்றாண்டுகள் ஆகலாம். தொடர்புடைய பாறைகளின் வானிலை மாற்றத்திற்கும் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் ஆகலாம். கடலில் உள்ள கார்பன் கடலின் அடிப்பகுதிக்குச் செல்கிறது. அங்கு வண்டல் பாறையை உருவாக்கி பூமியின் மேலடுக்குக்குள் அடக்கப்படுகிறது . மலைகளைக் கட்டும் செயல்முறைகள் இந்த புவியியல் கார்பனை பூமியின் மேற்பரப்பிற்குத் திரும்பச் செய்கின்றன. அங்கு பாறைகள் வானிலை மற்றும் கார்பன் வாயு நீக்கம் மூலம் வளிமண்டலத்தில் திரும்புகிறது. மற்ற புவியியல் கார்பன் அனைத்தும் ஆறுகள் வழியாக கால்சியம் அயனிகளின் நீர் வெப்ப உமிழ்வு மூலம் கடலுக்குத் திரும்புகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட ஆண்டில் 10 முதல் 100 மில்லியன் டன்கள் வரை கார்பன் இந்த மெதுவான சுழற்சியில் நகர்கிறது. கார்பனீராக்சைடு வடிவில் நேரடியாக வளிமண்டலத்திற்கு புவியியல் கார்பனைத் திருப்பி அனுப்பும் எரிமலைகள் இதில் அடங்கும். இருப்பினும், இது புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பதன் மூலம் வளிமண்டலத்தில் சேர்க்கப்படும் கார்பனீராக்சைடில் ஒரு சதவீதத்திற்கும் குறைவானது.

ஆழமான கார்பன் சுழற்சி 
வளிமண்டலம், நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளம், கடல் மற்றும் புவிக்கோளம் வழியாக கார்பன் இயக்கம் நடப்பது போல் ஆழமான கார்பன் சுழற்சி நன்கு புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை என்றாலும், இது ஒரு முக்கியமான செயல்முறையாகும். ஆழமான கார்பன் சுழற்சியானது பூமியின் மேற்பரப்பு மற்றும் வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனின் இயக்கத்துடன் நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இச்செயல்முறை இல்லை என்றால், கார்பன் வளிமண்டலத்தில் சேகரமாகி நீண்ட காலத்திற்கு மிக அதிக அளவில் குவிந்துவிடும். எனவே, கார்பனை பூமிக்கு திரும்ப அனுமதிப்பதன் மூலம், ஆழமான கார்பன் சுழற்சியானது உயிர்கள் இருப்பதற்கு தேவையான நிலப்பரப்பு நிலைமைகளை பராமரிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
  
மேலும், கிரகத்தின் வழியாக அதிக அளவு கார்பனை கொண்டு செல்வதால் இந்த செயல்முறை குறிப்பிடத்தக்கதாகும். உண்மையில், எரிமலைப்பாறையிலான மாக்மாவின் கலவையை ஆராய்வதும், எரிமலைகளில் இருந்து வெளியேறும் கார்பனீராக்சைடின் பாய்ச்சலை அளவிடுவதும் மேலுறையில் உள்ள கார்பனின் அளவு உண்மையில் பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ளதை விட ஆயிரம் மடங்கு அதிகமாக இருப்பதை வெளிப்படுத்துகிறது. பூமியின் ஆழமான கார்பன் செயல்முறைகளை கீழே துளையிடுவதும், இயற்பியல் ரீதியாக அவதானிப்பதும் மிகவும் கடினமாகும். ஏனெனில் கீழ் மேலுறை மற்றும் மையமானது முறையே 660 முதல் 2,891 கிமீ மற்றும் 2,891 முதல் 6,371 கிமீ வரை பூமியின் ஆழத்தில் நீண்டுள்ளது. இதன்படி, ஆழமான பூமியில் கார்பனின் பங்கு பற்றி அதிகம் அறியப்படவில்லை. ஆயினும்கூட, பல சான்றுகள் கீழ் மேலங்கியில் கார்பன் நகர்வதற்கான வழிமுறைகளையும், அதே போல் கூறப்பட்ட அடுக்கின் தீவிர வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களில் கார்பன் எடுக்கும் வடிவங்களையும் சுட்டிக்காட்டியுள்ளது. மேலும், நிலநடுக்கவியல் போன்ற நுட்பங்கள் பூமியின் மையப்பகுதியில் கார்பனின் சாத்தியக்கூறு இருப்பதைப் பற்றிய அதிக புரிதலுக்கு வழிவகுத்தன.

கீழ் மெல்லுறையில் கார்பன் 

கார்பன் முக்கியமாக கடல் மேலோட்டு புவியோட்டுத் தகடுகளில் கார்பனேட்டு நிறைந்த வண்டல் வடிவில் கீழ்மெல்லுறையில் நுழைகிறது. இது உட்புகுத்தலின் போது கார்பனை கீழ்மெல்லுறைக்குள் இழுக்கிறது. கீழ்மெல்லுறைக்குள் குறிப்பாக ஆழமான பூமியில் கார்பன் சுழற்சி பற்றி அதிகம் அறியப்படவில்லை. ஆனால் பல ஆய்வுகள் இப்பகுதியில் உள்ள கார்பனின் இயக்கம் மற்றும் வடிவங்கள் பற்றிய நமது புரிதலை அதிகரிக்க முயற்சித்துள்ளன. உதாரணமாக, 2011 ஆம் ஆண்டு ஆய்வில்  கார்பன் சுழற்சி  கீழ் மேலோடு வரை நீண்டுள்ளது என்பதை நிரூபித்தது. பிரேசிலின் இயூனாவில் உள்ள ஒரு தளத்தில் அரிதான, மிக ஆழமான வைரங்களை இந்த ஆய்வு பகுப்பாய்வு செய்தது. சில வைரங்களின் உருவாக்கம் எரிமலைப் பாறைகள் உருகுதலுடனும் கீழ்மெல்லுறையின் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களின் கீழ் படிகமயமாதலுடனும் பொருந்துவதை தீர்மானித்தது.  எனவே, எரிமலைப்பாறைகளானவை பெருங்கடல் பாறைக்கோளத்தின் துண்டுகள் என்பதை கண்டுபிடிப்புகள் குறிக்கின்றன. பூமியின் ஆழமான உட்புறத்திற்கு கார்பன் செல்வதற்கான அடிப்படை போக்குவரத்து பொறிமுறையாக இது செயல்படுகிறது. உட்செலுத்தப்பட்ட கார்பனேட்டுகள் கீழ்மெல்லுறை சிலிக்கேட்டுகளுடன் தொடர்பு கொண்டு இறுதியில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதைப் போன்ற மிக ஆழமான வைரங்களை உருவாக்குகின்றன.

இருப்பினும், கீழ் மேலோட்டிற்கு  இறங்கும் கார்பனேட்டுகள் வைரங்களை உருவாக்குவதுடன் மற்ற சில நடைமுறைகளையும் சந்திக்கின்றன. 2011 ஆம் ஆண்டில் கார்பனேட்டுகள் பூமியில் 1800 கி.மீ ஆழத்தில் உள்ள கீழ்மெல்லுறையில் இருப்பது போன்ற சூழலுக்கு உட்படுத்தப்பட்டன. இவ்வாறு செய்வதால் மாக்னசைட்டு, சிடரைட்டு போன்ற பல வகையான கிராஃபைட்டு வடிவங்கள் உருவாகின. மற்ற சோதனைகளும் பாறையியல்  அவதானிப்புகளும் இந்த கூற்றை ஆதரித்தன. மாக்னசைட்டு உண்மையில் கீழ்மெல்லுறையின் பெரும்பாலான பகுதியில் மிகவும் நிலையாக உள்ள கார்பனேட்டு கட்டம் என்பதை இது குறிக்கிறது. இது பெரும்பாலும் அதன் அதிக உருகும் வெப்பநிலையின் விளைவாகும். இதன் விளைவாக, கார்பனேட்டுகள் குறைந்த ஆக்சிசன் சூழல்களால் ஆழத்தில் நிலைப்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பாக அவை மேலங்கிக்குள் இறங்கும்போது ஒடுக்க வினைக்கு உட்படுகின்றன என்று விஞ்ஞானிகள் முடிவு செய்துள்ளனர். மெக்னீசியம், இரும்பு மற்றும் பிற உலோக கலவைகள் இச்செயல்முறை முழுவதும் தாங்கல்களாக செயல்படுகின்றன. கிராஃபைட்டு போன்ற கார்பனின் குறைக்கப்பட்ட, தனிம வடிவங்களின் இருப்பு, கார்பன் சேர்மங்கள் கீழ்மெல்லுறைக்குள் இறங்கும்போது ஒடுக்கப்படுவதைக் குறிக்கும்.

பல்லுருவாக்கம்  பூமிக்குள் வெவ்வேறு ஆழங்களில் கார்பனேட்டு சேர்மங்களின் நிலைத்தன்மையை மாற்றுகிறது. மைய-கீழ்மெல்லுறை  எல்லையை நெருங்கும் ஆழத்தில் நான்முகமாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட கார்பனேட்டுகள் மிகவும் நிலையானவை என்று ஆய்வக உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு கணக்கீடுகள் கூறுகின்றன. 2015 ஆம் ஆண்டு ஆய்வின்படி, கீழ் மெல்லுறையின் உயர் அழுத்தம் கார்பன் பிணைப்புகளை sp2 இலிருந்து sp3 கலப்பின சுற்றுப்பாதைகளுக்கு மாற்றுகிறது. இதன் விளைவாக கார்பன் நான்முகி ஆக்சிசன் பிணைப்பு உருவாகிறது. 

CO3 முக்கோணக் குழுக்கள் பல்பகுதிசேர்க்கையாக்க வலையமைப்புகளை உருவாக்க முடியாது, அதே சமயம் நான்முகி  CO4 ஆனது, கார்பனின் ஒருங்கிணைப்பு எண்ணில் அதிகரிப்ப மேற்கொள்கிறது.  எனவே கீழ் மெல்லுறையில் உள்ள கார்பனேட்டு சேர்மங்களின் பண்புகளில் கடுமையான மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன. உதாரணமாக, உயர் அழுத்தம் கார்பனேட்டு உருகும் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கச் செய்கிறது என்று ஆரம்பக் கோட்பாட்டு ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன. இதன் அதிகரித்த பாகுத்தன்மையின் விளைவாக உருகும் குறைந்த இயக்கம், மேலங்கியில் ஆழமான கார்பன் படிவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. 

இதன்படி, கார்பன் நீண்ட காலத்திற்கு கீழ் மெல்லுறையில் இருக்க முடியும். ஆனால் கார்பனின் பெரிய செறிவுகள் அடிக்கடி பாறைக்கோளத்திற்குத் திரும்புகின்றன. இந்த செயல்முறை கார்பன் வெளியேற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. கார்பனேற்றம் பெற்ற கீழ்மெல்லுறை அமுக்கநீக்கம் அடைவதால் இவ்வெளியேற்றம் நிகழ்கிறது.

புவி உள்ளகத்தில் கார்பன் 
புவி மையத்தில் படிக இரும்பும் ஒரு சிறிய அளவு நிக்கலும் சேர்ந்த உலோகக் கலவையாக இருப்பதாக நம்பப்படுவதால் மையத்தில் கார்பன் உட்பட்ட இலேசான தனிமங்கள் இருப்பதாகவும் நம்பப்படுகிறது. சுருக்கமாக, பூமியின் மையப்பகுதியில் சேமிக்கப்படும் கார்பனின் அளவு தெரியவில்லை என்றாலும், இரும்பு கார்பைடுகளின் இருப்பு சில புவி இயற்பியல் அவதானிப்புகளை விளக்கக்கூடும் என்று சமீபத்திய ஆய்வுகள் குறிப்பிடுகின்றன.

கார்பன் சுழற்சியில் மனிதர்கள்

தொழில்துறை புரட்சிக்குப் பின்னர், குறிப்பாக இரண்டாம் உலகப் போரின் முடிவில் தொடங்கி புவிக்கோளத்தில் இருந்து பெருமளவிலான கார்பனை மறுபகிர்வு செய்வதன் மூலம் மனித செயல்பாடு உலகளாவிய கார்பன் சுழற்சியை கணிசமாக தொந்தரவு செய்துள்ளது. மனிதர்கள் நிலப்பரப்பு உயிர்க்கோளத்தின் இயற்கையான செயல்பாடுகளை தாவரங்கள் மற்றும் பிற நிலப் பயன்பாட்டிற்கான மாற்றங்களுடன் தொடர்ந்து மாற்றியுள்ளனர். மனிதனால் உருவாக்கப்பட்டுள்ள கார்பன் சேர்மங்கள்  வடிவமைக்கப்பட்டு, பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இவை காற்று, நீர் மற்றும் வண்டல்களில் மாசுபடுத்திகளாக பல தசாப்தங்களாக நீடிக்கும். பல்வேறு நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறையான பின்னூட்டங்களின் விளைவாக காலநிலை மாற்றம் பெருகி, கார்பன் சுழற்சியில் மேலும் மறைமுக மனித மாற்றங்களை கட்டாயப்படுத்துகிறது.

நிலப் பயன்பாட்டு மாற்றங்கள்
விவசாயம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து, பூமியின் உயிர்க்கோளத்தில் தாவரங்களின் கலவையை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் மனிதர்கள் நேரடியாகவும் படிப்படியாகவும் கார்பன் சுழற்சியை நூற்றாண்டு கால அளவீடுகளில் பாதித்துள்ளனர். கடந்த பல நூற்றாண்டுகளில், மனிதனால் ஏற்படும் நேரடி மற்றும் மறைமுக நிலப் பயன்பாடும், நிலப்பரப்பு மாற்றமும்  பல்லுயிர் இழப்புக்கு வழிவகுத்தது. சுற்றுச்சூழல் அழுத்தங்களுக்கு சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் பின்னடைவையும் ம் வளிமண்டலத்தில் இருந்து கார்பனை அகற்றும் திறனையும் குறைக்கிறது. நேரடியாக  நிலப்பரப்பு சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளிலிருந்து வளிமண்டலத்தில் கார்பனை வெளியிடவும் வழிவகுக்கிறது.

விவசாய நோக்கங்களுக்காக காடுகளை அழிப்பது அதிக அளவு கார்பனை வைத்திருக்கும் காடுகளை அகற்றி, அவற்றை பொதுவாக விவசாய அல்லது நகர்ப்புறங்களில் மாற்றுகிறது. இந்த இரண்டு மாற்று நிலப்பரப்பு வகைகளும் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவிலான கார்பனை சேமித்து வைக்கின்றன. இதனால் மாற்றத்தின் நிகர விளைவாக வளிமண்டலத்தில் அதிக கார்பன் தங்குகிறது. இருப்பினும், வளிமண்டலம் மற்றும் ஒட்டுமொத்த கார்பன் சுழற்சியில் ஏற்படும் விளைவுகள் வேண்டுமென்றே மீண்டும் காடுகளை வளர்ப்பதன் மூலம் மாற்றியமைக்கப்படலாம்.

தாவரவகை தாக்கங்கள்
தாவர உண்ணிகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது சுற்றுச்சூழலில் இருந்து உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் அளவை மாற்றுகின்ற கார்பன் சுழற்சியை பாதிக்கிறது. பெரிய நடமாடும் தாவரவகைகள், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உணவு, மிதித்தல் மற்றும் கழிவுகள் ஆகியவற்றின் மூலம் ஒரு சுற்றுச்சூழல் அமைப்பின் மேலேயும் கீழேயும் உள்ள அமைப்பை மாற்றும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. இவை அனைத்தும் தாவர உற்பத்தியைக் குறைக்கின்றன. உயர்தர தாவரங்களைத் தேர்ந்தெடுத்து உண்பதால், நிலமேல் தாவரங்களின் கலவை குறைகிறது, மறுபுறம் மிதிப்பதால் மண் சுருக்கம் ஏற்படுகிறது, இதன் விளைவாக அதிக மண் அடர்த்தி மற்றும் குறைந்த மண் ஆக்சிசன் போன்ற பாதிப்புகள் ஏற்படுகின்றன. பெரிய தாவரவகைகளின் கழிவுகளால் வளிமண்டலத்தில் மீண்டும் வெளியிடப்படும் கார்பனீராக்சைடின் அளவு அதிகரிக்கிறது. பெரிய தாவரவகைகள் சுற்றுச்சூழலில் ஏற்படுத்தும் தாக்கம் கார்பன் சுழற்சிக்கு அவற்றின் முக்கியத்துவத்தை பரிந்துரைக்கிறது. இயற்கை சீர்குலைவுகளின் உதவியுடன், தாவர உண்ணிகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் கார்பனை மூலத்திற்கு மாற்றலாம். தாவர உண்ணிகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பது சுற்றுச்சூழலை எவ்வாறு எதிர்மறையாக பாதிக்கிறது என்பதற்கு போரியல் காடு ஒரு முக்கிய எடுத்துக்காட்டாகும். தாவர உண்ணிகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பது சுற்றுச்சூழல் அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க எதிர்மறை தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. அவை ஓர் ஆக்கிரமிப்பு இனமாக கூட அடையாளம் காணப்படலாம் என்றும் கூறுகிறது.

புதைபடிவ கார்பன் பிரித்தெடுத்தல்
கார்பன் சுழற்சி மற்றும் உயிர்க்கோளத்தில் மிகப்பெரிய மற்றும் வேகமாக வளர்ந்து வரும் மனித தாக்கங்களில் ஒன்று புதைபடிவ எரிபொருட்களை பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் எரித்தல் ஆகும். இது புவிக்கோளத்திலிருந்து நேரடியாக வளிமண்டலத்திற்கு கார்பனை மாற்றுகிறது. சிமெண்டின் தொழில்துறை முன்னோடியான கிளிங்கர் உற்பத்திக்கான சுண்ணாம்புக் கற்களை கணக்கிடும் போது கார்பன் டை ஆக்சைடும் உற்பத்தி செய்யப்பட்டு வெளியிடப்படுகிறது.
2020 ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி, மொத்தம் சுமார் 450 கிகாடன்கள் படிம கார்பன் பிரித்தெடுக்கப்பட்டது; வளிமண்டலத்தில் நேரடியாக உலகளாவிய உமிழ்வுகளின் சமீபத்திய விகிதங்கள் தாவரங்கள் மற்றும் பெருங்கடல்களால் உறிஞ்சப்படுவதை விட அதிகமாக உள்ளது. இந்த மூழ்கிகள் ஒரு நூற்றாண்டுக்குள் சேர்க்கப்பட்ட வளிமண்டல கார்பனில் பாதியை அகற்றும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது மற்றும் கவனிக்கப்படுகிறது. 

இருந்தபோதிலும், கடல் போன்ற மூழ்கிகள் செறிவூட்டும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் சேர்க்கப்பட்ட கார்பனின் கணிசமான பகுதி (20-35%, இணைந்த மாதிரிகள் அடிப்படையில்) பல நூற்றாண்டுகள் முதல் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக வளிமண்டலத்தில் இருக்கும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. வளிமண்டல பைங்குடில்  வாயுக்களை அதிகரிக்கும் புதைபடிவ கார்பன் பிரித்தெடுத்தல், வளிமண்டல மற்றும் கடல்சார் விஞ்ஞானிகளால் மாறிவரும் காலநிலை மற்றும் இறுதியில் வெப்பமான உலகத்தில் வாழ்வதற்கான சமூகத்தின் நீண்டகால அர்ப்பணிப்பாக விவரிக்கப்படுகிறது.

மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட இரசாயனங்கள்
மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட புதைபடிவ கார்பன் கொண்ட சிறிய அளவிலான பெட்ரோ வேதிப்பொருட்கள் உயிரியல் கார்பன் சுழற்சியில் எதிர்பாராத மற்றும் அளவுகடந்த விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். ஒரு பகுதியாக இது நிகழ்கிறது.  ஏனெனில் அவை மெதுவாக சிதைவதற்கு மனிதர்களால் வேண்டுமென்றே உருவாக்கப்பட்டன. இது உயிர்க்கோளம் முழுவதும் அவற்றின் இயற்கைக்கு மாறான நிலைத்தன்மையையும் உருவாக்கத்தையும் செயல்படுத்துகிறது. பல சந்தர்ப்பங்களில் பரந்த கார்பன் சுழற்சியின் வழியாக அவற்றின் பாதைகள் இன்னும் நன்கு வகைப்படுத்தப்படவில்லை அல்லது புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை.

நெகிழிகள் 
கிட்டத்தட்ட 400 மில்லியன் டன் நெகிழி 2018 ஆம் ஆண்டில் உலகளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டது. இவ்வுற்பத்தியின் , ஆண்டு வளர்ச்சி விகிதம் 10% ஆகும். 1950 ஆம் ஆண்டிலிருந்து  மொத்தம் 6 கிகா டன்களுக்கு மேல் நெகிழி உற்பத்தி செய்யப்பட்டது. நெகிழிகள் இறுதியில் அவற்றின் சிதைவின் ஒரு படியாக துண்டு துண்டாக மாறுகின்றன. காற்று மற்றும் நீர் நீரோட்டங்கள் மூலம் பரவிகின்றன. விலங்குகள் நுண்ணிய நெகிழி மற்றும் நானோ நெகிழிகளை உட்கொள்வதன் மூலமும் உள்ளிழுப்பதன் மூலமும் எளிதில் உள்வாங்கிக் கொள்கின்றன. நிலப்பரப்பில் வைக்கப்படும் மக்கும் நெகிழிகள் மீத்தேன் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகின்றன. இவை கைப்பற்றப்படாவிட்டால் வளிமண்டலத்தில் சுழலுகின்றன. 2019 ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி அறிவியல் சான்றுகளின் முக்கிய மதிப்பாய்வு மனித சமுதாயத்திற்கு தற்போதைய நிலைகளில் பெரிய விளைவுகளை அடையாளம் காணவில்லை, ஆனால் அடுத்த நூற்றாண்டில் வெளிப்படும் கணிசமான அபாயங்களை முன்னறிவிக்கிறது. 2019 ஆம் ஆண்டு மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வில் சூரிய ஒளியின் மூலம் நெகிழிகளின் சிதைவு கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் பிற பசுமை இல்ல வாயுக்களை வெளியிடுகிறது என்று சுட்டிக்காட்டியுள்ளது. மிகவும் இயற்கையான மற்றும் விரைவான கார்பன் சுழற்சியைக் கொண்ட உயிரிநெகிழிகள் மாற்றாக உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

ஆலோகார்பன்கள்
கரைப்பான்கள் மற்றும் குளிர்பதனப் பொருட்கள் போன்ற ஆலோகார்பன்கள் தொழில்துறை முழுவதும் பல்வேறு பயன்பாட்டிற்காக உருவாக்கப்பட்ட குறைவான செழிப்பான சேர்மங்களாகும். ஆயினும்கூட இவை வளிமண்டலத்தில் உள்ள குளோரோபுளோரோகார்பன், ஐதரோபுளோரோகார்பன் மற்றும் பெர்புளோரோகார்பன் வாயுக்களின் செறிவுகளை அதிகரிக்கின்றன. குளோரோபுளோரோகார்பன்கள் அடுக்கு மண்டல ஓசோன் சிதைவை  ஏற்படுத்துகின்றன. மாண்ட்ரீல் மற்றும் கியோட்டோ நெறிமுறை ஆகியவை தொழில்துறை உற்பத்தி மற்றும் இந்த சுற்றுச்சூழல் ஆற்றல் வாய்ந்த வாயுக்களின் விரைவான வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. சில பயன்பாடுகளுக்கு தீங்கற்ற மாற்றுகள் உருவாக்கப்பட்டு படிப்படியாக அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன.

காலநிலை மாற்றப் பின்னூட்டங்கள்
 

காலநிலை மாற்றத்தின் தற்போதைய போக்குகள் அதிக கடல் வெப்பநிலை மற்றும் அமிலத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது. இதனால் கடல் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள் மாற்றியமைக்கப்படுகின்றன. அமில மழை, விவசாயம் மற்றும் தொழில்துறையில் இருந்து வெளியேறும் மாசுபட்ட கழிவுகள் கடலின் இரசாயன கலவையை மாற்றுகின்றன. இத்தகைய மாற்றங்கள் பவளப்பாறைகள் போன்ற அதிக உணர்திறன் வாய்ந்த சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் வியத்தகு விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். இதனால் பிராந்திய அளவில் வளிமண்டலத்தில் இருந்து கார்பனை உறிஞ்சும் கடலின் திறனை கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் உலகளவில் கடல்சார் பல்லுயிர் பெருக்கத்தை குறைக்கிறது.

 

வளிமண்டலம் மற்றும் பூமி அமைப்பின் பிற கூறுகளுக்கு இடையேயான கார்பன் பரிமாற்றங்கள், கூட்டாக கார்பன் சுழற்சி என்று அழைக்கப்படுகின்றன, தற்போது காலநிலை மாற்றத்தில் மானுடவியல் கார்பன் உமிழ்வுகளின் விளைவு பற்றிய முக்கியமான எதிர்மறையான (தணிக்கும்) பின்னூட்டங்களை உருவாக்குகின்றன. நிலம் மற்றும் கடலில் உள்ள கார்பன் மூழ்குதல்கள் ஒவ்வொன்றும் தற்போது ஒவ்வொரு ஆண்டும் மானுடவியல் கார்பன் உமிழ்வுகளில் கால் பங்கை எடுத்துக் கொள்கின்றன.

இந்த பின்னூட்டங்கள் எதிர்காலத்தில் பலவீனமடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. காலநிலை மாற்றத்தில் மானுடவியல் கார்பன் உமிழ்வுகளின் விளைவைப் பெருக்கும்.  அவை எந்த அளவிற்கு பலவீனமடையும் என்பது மிகவும் நிச்சயமற்றதாகும்.  புவி அமைப்பு மாதிரிகள் ஒரே மாதிரியான வளிமண்டல செறிவு அல்லது உமிழ்வு சூழ்நிலைகளின் கீழ் கூட பரந்த அளவிலான நிலம் மற்றும் கடல் கார்பன் அதிகரிப்பைக் கணிக்கின்றன.    மானுடவியல் புவி வெப்பமயமாதலால் மறைமுகமாக ஏற்படும் ஆர்க்டிக் மீத்தேன் உமிழ்வுகள் கார்பன் சுழற்சியை பாதித்து மேலும் வெப்பமயமாதலுக்கு பங்களிக்கின்றன.

மேற்கோள்கள்

கூடுதல் வாசிப்பு
  - article about the missing carbon sink

புற இணைப்புகள் 
 Carbon Cycle Science Program  - an interagency partnership.
 NOAA's Carbon Cycle Greenhouse Gases Group
 Global Carbon Project - initiative of the Earth System Science Partnership
 UNEP - The present carbon cycle - Climate Change  carbon levels and flows
 NASA's Orbiting Carbon Observatory 
 Carboscope , a website presenting maps of fluxes of greenhouse gases (CO2 and CH4)
 CarboSchools , a European website with many resources to study carbon cycle in secondary schools.* * * *
 Carbon and Climate, an educational website with a carbon cycle applet for modeling your own projection.

ஒளிச்சேர்க்கை
கரிமம்
கடல் வேதியியல்
புவிவேதியியல்