للمحيط دور مهم في دورة الكاربون العالمية، إذ يتحرك الكاربون داخل وخارج المحيط بشكل يومي، وقد يخزن فيها لآلاف السنين.

دورة الكاربون

الكاربون هو عنصر كيميائي حيوي لجميع الكائنات الحية كما أنه غير موجود في العديد من الأشياء الغير حية. والكاربون يدور حول الكوكب في دورة تسمى دورة الكاربون (The carbon cycle). ففي أنحاء معينة يخزن الكاربون لفترات طويلة جداً، وهنالك أيضاً عمليات تدخل وتخرج الكاربون من المخازن.

وينتقل الكاربون خلال دورة معينة من التوقف والانطلاق. فقد تمر ذرة معينة من الكاربون على النباتات والحيوانات والغلاف الجوي خلال أيام، وقد تبقى محصورة بين الصخور لملايين السنين.

كما تقوم النباتات بتبادل الكاربون مع الغلاف الجوي كل يوم خلال عملية البناء الضوئي، حيث أنها تستخدم الكربوهيدرات للحصول على الطاقة، ولكن قد تستخدم الكاربون لبناء هيكلها، فيخزن الكاربون في بعض الأشجار لمئات السنين ولا يخرج منها إلا إذا ماتت الشجرة وتفسخت أو ان تحرق. والكاربون قد يخزن لفترات أطول مما في الأشجار، مثلاً في المحيطات لآلاف السنين وفي الصخور لملايين السنين.

تغيرات تطرأ على دورة الكاربون

الأنظمة لا تبقى على حالها، فقد يتغير جزء واحد فتستجيب باقي الأجزاء في محاولة لإعادة التوازن. ففي السنوات ال200 السابقة تغيرت دورة الكاربون، فقد قام البشر بحرق الوقود الأحفوري الغني  بالكاربون مما سبب إطلاق كميات كبيرة من الكاربون المخزن في الغلاف الجوي. وحتى الكاربون الذي تطلقه جميع البراكين خلال السنة لا يعادل سوى 1% مما يصدر عن النشاط البشري.
تقوم المحيطات بإزالة نصف الكاربون الإضافي في الغلاف الجوي، بينما تزيل النباتات مقداراً أكبر من خلال عملية البناء الضوئي، لكن مستويات ثاني أكسيد الكاربون لاتزال آخذة بالأرتفاع. فهنالك الكثير من الأشخاص ممن يشعرون بالقلق من تأثير ذلك على مناخ الأرض، فغاز ثاني أكسيد الكاربون أحد الغازات التي تسبب الاحتباس الحراري والذي يوقف الحرارة في مناخ الأرض. فالمزيد من ثاني أكسيد الكاربون يعني المزيد من الحرارة، وذلك يساهم في تغير مناخ الأرض.

المحيط والكاربون

المحيطات تلعب دوراً هاماً في دورة الكاربون العالمية، فيسمى المحيط ب”بالوعة” الكاربون؛ لأنه يأخذ كميات إضافية من الكاربون الموجود في الغلاف الجوي.

ثاني أكسيد الكاربون يذوب في المياه السطحية للمحيطات. وجزء منه يبقى كغاز مذاب، والبقية تتحول الى عمليات اخرى. فقد يتحول الكاربون خلال عملية البناء الضوئي للنباتات البحرية الصغيرة إلى مواد عضوية، على الأقل في الأجزاء التي يصلها ضوء الشمس. بينما تستخدم كائنات أخرى الكاربون لصنع كربونات الكالسيوم، وهي مادة ضرورية لبناء الهياكل العظمية والصدف. وباستخدام ما يصل من كاربون إلى المحيط يمكن ان يقوم المحيط بامتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكاربون.

مضخة بيولوجية (Biological pump)

الكائنات الحية الموجودة في المحيطات تحرك الكاربون من الغلاف الجوي مرورا بالمياه السطحية أنتهاءاً بأعمق نقطة في المحيط حيث ينتهي به المطاف في الصخور. وفعالية الكائنات الحية هذه تكون باتجاه واحد، لذلك تسمى بالمضخة البيولوجية.
كما ذكرنا ان الكائنات البحرية تستخدم الكاربون في كاربونات الكالسيوم في هياكلها، فعندما تموت هذه الكائنات سوف تغرق هياكلها والخلايا الميتة في جسدها إلى أعماق المحيطات. وبعض المواد في القاع تشكل رواسب غنية بالكربون. وعلى مدى ملايين السنين بواسطة العمليات الكيميائية والفيزيائية ستتحول هذه الرواسب إلى صخور. وهذا جزء من دورة الكاربون والتي يخزن فيها الكاربون لملايين السنين.

المصدر:

Science Learning Hub, The University of Waikato, “The ocean and the carbon cycle”, sciencelearn.org.nz, 22 June 2010