הצגת המקור של הדף "מחזור הפחמן"

[[קובץ:Carbon cycle-cute diagram.jpeg|שמאל|ממוזער|400px|תרשים של מחזור הפחמן. המספרים השחורים מייצגים את כמות הפחמן שאצורה במאגרים שונים, במיליארדי טונות (GTC- ג'יגה טון פחמן, נכון לשנת 2004). המספרים הסגולים מראים כמה פחמן עובר בין המאגרים בכל שנה. המשקעים בתרשים זה לא כוללים כ-70 מיליון GTC של פחמן בסלעים ובקרוגן.]]

'''מחזור הפחמן''' (באנגלית: '''Carbon cycle''') הוא [[מחזור ביוגאוכימי]] שבו [[פחמן]] עובר בין [[הביוספרה]], [[הגאוספרה]], [[פדוספרה|הפדוספרה]], [[ההידרוספרה]] ו[[האטמוספירה]] של [[כדור הארץ]]. פחמן הוא המרכיב העיקרי של תרכובות ביולוגיות ומהווה חלק חשוב בכל יצור חי, כמו כן הוא גם מרכיב עיקרי של מינרלים רבים כגון אבן גיר. יחד עם [[מחזור החנקן]] ו[[מחזור המים]], מחזור הפחמן כולל [[תהליך|רצף של אירועים]] שהם המפתח להפיכת [[כדור הארץ]] למסוגל לקיים חיים. מחזור הפחמן מתאר את תנועת הפחמן בזמן שהוא משנה צורות בכל הביוספרה, כמו גם [[תהליך ארוך טווח|תהליכים ארוכי טווח]] של [[קיבוע פחמן]] למאגרי פחמן ושחרורם. מאגרי פחמן ביבשה ובאוקיינוס מהווים כיום כרבע מפליטת הפחמן האנתרופוגנית מדי שנה.

[[בני אדם]] שיבשו את מחזור הפחמן הביולוגי במשך מאות שנים על ידי [[שימושי קרקע|שינוי השימוש בקרקע]]. שיבוש זה התגבר מאד מאז [[המהפכה התעשייתית]] ובמיוחד מאז תחילת המאה-ה20, בעקבות [[כרייה]] בקנה מידה רחב של [[דלק מאובנים]] ([[פחם]], הפקת [[נפט]] ו[[גז]], וכן ייצור [[מלט]]) מהגיאוספרה. עד שנת 2020, ריכוז [[פחמן דו חמצני]] באטמוספירה גדל בכמעט 52% בהשוואה לרמות הפרה-תעשייתיות. דבר זה גרם ל[[התחממות עולמית]] של האטמוספרה ופני כדור הארץ. עליית ריכוז הפחמן הדו-חמצני גרם גם ל[[החמצת אוקיינוסים|הגברת החומציות של פני האוקיינוס]] בכ-30% עקב פחמן דו חמצני מומס, חומצה פחמנית ותרכובות אחרות, והוא משנה מהותית את הכימיה הימית. רוב הפחמן המאובנים הופק במהלך חצי המאה האחרונה בלבד, והשיעורים ממשיכים לעלות במהירות, מה שתורם ל[[שינויי אקלים הנגרמים על ידי אדם]]. ההשלכות הגדולות ביותר על מחזור הפחמן, ולביוספרה המאפשרת באופן קריטי את הציוויליזציה האנושית, עדיין צפויות להתפתח עקב האינרציה העצומה אך מוגבלת של מערכת כדור הארץ. החזרת האיזון למערכת הטבעית הזו היא בעדיפות בינלאומית, המתוארת הן ב[[ועידת פאריס בנושא התחמממות עולמית|הסכם האקלים של פריז]] והן ב[[יעדי פיתוח בר קיימא של ארגון האומות המאוחדות|יעד 13 לפיתוח בר קיימא]]. עם זאת קיימים כוחות כלכליים חזקים למניעת שינוי מדיניות בתחום האקלים - כמו [[הכחשת אקלים]] ואינרציה של שימוש רב בדלק מאובנים עקב נושאים כמו [[נעילה טכנולוגית]], [[לובי פוליטי]], [[קשרי הון שלטון]] והרגלי צריכה ונוחות של צרכנים. 


==מרכיבים מרכזיים במחזור הפחמן==
בדרך כלל מתארים את מחזור הפחמן באמצעות ארבעה מאגרים ראשיים של פחמן, שקשורים ביניהם באמצעות נתיבים של חילופי חומרים ותגובות כימיות. המאגרים הם:
* האטמוספירה,
* הביוספרה היבשתית (שכוללת גם מערכות של מים מתוקים וחומר אורגני שלא מצוי ביצורים חיים כמו פחמן בקרקע),
* האוקיינוסים (שכוללים פחמן א-אורגני שהומס במים ופחמן אורגני ביצורים חיים ובשרידי יצורים מתים),
* המשקעים (Sediments) (שכוללים את ה[[דלק מחצבי|דלקים מחצביים]]).
קיימת תנועה בין המאגרים בגלל מגוון של תהליכים פיזיקליים, כימיים, גאולוגיים וביולוגיים. הים מהווה את מאגר הפחמן הגדול ביותר הנמצא ליד פני-השטח של כדור הארץ, אבל חלקו של המאגר נמצא בעומק האוקיינוס ולכן מגיב באיטיות רבה עם המאגר האטמוספרי.

'''מאזן הפחמן העולמי''' (Global carbon budget) הוא מאזן של תחלופות (הכנסות והוצאות) של פחמן בין מאגרי הפחמן או בתוך לולאה ספציפית של פחמן (לדוגמה אטמוספירה-ביוספרה) של מחזור הפחמן. בחינת מאזן הפחמן של מאגר פחמן יכולה לספק מידע כמו האם המאגר משמש מקור או כיור עבור [[פחמן דו חמצני]] באטמוספירה.

==זרמי פחמן אל ומתוך האטמוספירה==
מאגר הפחמן דו חמצני באטמוספירה מהווה את אחד מ[[גז חממה|גזי החממה]] ומהווה [[גורם אילוץ קרינתי]] חשוב שמאפשר את [[אפקט החממה]] החיוני לשמירה על החיים בכדור הארץ. עם זאת אבל הגדלה שלו גוררת [[התחממות עולמית]] שעלולה לסכן את המשך קיום האנושות.

שני הזרמים עצומים של פחמן דו חמצני אל ומתוך האטמוספירה זורמים מ/אל מאגר הביוספרה, ומ/אל המאגר באוקיינוסים. לפי ה-[[IPCC]], לפני המהפכה התעשייתית זרמו בכל שנה 440 ג'יגה טון של פחמן דו חמצני אל האטמוספירה בתהליכי הנשימה של צמחים ובעלי חיים, ואילו כמות דומה נקלטה ממנה בתהליך ה[[פוטוסינתזה]]. באופן דומה האוקיינוסים פלטו וקלטו 260 ג'יגה טון של פחמן דו חמצני בשנה.

מחזור הפחמן קשור באופן ישיר ל[[מחזור החמצן]]. שניהם יחד משתתפים בהליכים כימיים-ביולוגיים חשובים שחיוניים לשמירה על איזון הגזים בעולם: פוטוסינתזה (בקרב אצות וצמחים) ונשימה (בקרב בעלי-חיים, צמחים וחיידקים). הנשימה היא למעשה תהליך של שריפה. [https://davidson.weizmann.ac.il/online/earth_sci/איך%20הטבע%20מונע%20מצב%20של%20חוסר%20בחמצן%3F] שני התהליכים הללו מנוגדים זה לזה - בפוטוסינתזה משתמשים באנרגיה כדי לקבע פחמן למולקולות אורגניות תוך שחרור של מים וחמצן. בנשימה או שריפה משחררים פחמן דו חמצני תוך ניצול של חמצן מהאוויר ויוצרים מחדש חלק מאנרגיה שהוטמעה בזמן הפוטוסינתזה.

==התערבות האדם במחזור הפחמן==
{{הפניה לערך מורחב|ערכים =[[התחממות עולמית]], [[החמצת אוקיינוסים]]}}
[[בני אדם|האדם]] תורם תרומה צנועה לפליטות הפחמן הדו חמצני יחסית לזרמים הטבעיים, אך תרומתו עולה באופן לינארי ולא מאוזנת ולכן משנה את מאזן מחזור הפחמן בכדור הארץ כולו.

שינוי זה גורם לשינויים בתהליכים אחרים הקשורים אליו כמו מאזן החומציות באוקיינוסים ומאזן הטמפרטורה באטמוספירה. נכון לשנת 2007, ה-IPCC מעריך את פליטות הפחמן הדו חמצני מ[[תעשייה]] ו[[תחבורה]] המשתמשות ב[[דלק מחצבי]] ב-26 ג'יגה טון לשנה. ואת הפליטות הנגרמות עקב [[שימושי קרקע|שינויי יעודי קרקע]] (עקב [[בירוא יערות]] לדוגמה) מעריכים בכ-6 ג'יגה טון לשנה. דברים אלה משפיעים על משתנים אחרים במחזור הפחמן - כמו קליטה מוגברת בקרב צמחים (10 ג'יגה טון), וקליטה ושחרור אל ומתוך האוקיינוסים (70 ו-80 ג'יגה טון בהתאמה) - בשל קליטה זו האוקיינוסים הופכים להיות חומציים יותר (ראו [[החמצת אוקיינוסים]] להרחבה). ובנוסף קיימים עוד תהליכים קטנים יותר (כמו שחרור של גזים מהרי געש או קליטת גזים עקב ירידת משקעים). נכון לשנת 2007, הכמות הכוללת של פחמן דו חמצני באטמוספירה גדלה בכ-15 ג'יגה טון בשנה.

למרות השינוי הקטן כביכול, הדעה המקובלת בקרב [[קלימטולוגיה|מדעני אקלים]] היא שהגידול של מאגר הפחמן הדו חמצני באטמוספירה במהלך המאה ה-20, שגדל מ-300 ל-375 ppm הגדילה באופן ניכר את [[אפקט החממה]] ומהווה את הסיבה העיקרית ל[[התחממות עולמית|התחממות העולמית]] שעלולה ליצור [[שינוי אקלימי]] שיסכן את החקלאות.

התערבות האדם במחזור הפחמן אינה המחזור האקולוגי היחיד שבני האדם משפיעים אליו, ומחזור זה אינו היחיד שיש לו [[קיימות|השלכות מסוכנות על עתיד האנושות]]. לפי המאמר [[גבולות פלנטריים]] שיבוש של [[מחזור החנקן]] ושל [[מחזור החנקן]] מהווים סיכון נוסף שעלול לפגוע באנושות בצורה מסוכנת.

==ראו גם==
* [[מחזור ביוגאוכימי]]
* [[התחממות עולמית]]
* [[החמצת אוקיינוסים]]
==קישורים חיצוניים==
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle מחזור הפחמן] בוויקיפדיה האנגלית
* [http://www.youtube.com/watch?v=FgEZpX3n5mo שבוע המדע:מחזור הפחמן] סרטון של נאס"א בנושא, ביוטיוב
{{שינויי אקלים}}
[[קטגוריה:מחזורים אקולוגיים|פחמן]]
[[קטגוריה:שינויי אקלים]]
[[קטגוריה:אקולוגיה]]
[[קטגוריה:התחממות עולמית]]
[[קטגוריה:קיימות]]