Cyklus uhlíku

Uhlík, jeden z nejrozšířenějších chemických prvků na Zemi, se na naší planetě vyskytuje v mnoha podobách, většinou ve sloučeninách s jinými prvky. V čisté podobě pak vytváří pouze tři nerosty, jednak grafit (obyčejnou, měkkou, černou tuhu), šungit (je elektricky vodivý) a jednak naopak jeden z nejcennějších drahých kamenů na světě, diamant. Tuha, grafit, zastupuje spodní konec Mohsovy stupnice tvrdosti nerostů, naopak diamant ji uzavírá jako nejtvrdší známý nerost s číslem deset. 

Celkové množství uhlíku na naší planetě je z principu věci konstantní - celkem ho tu je kolem 75 milionů gigatun. Mezi jednotlivými oblastmi výskytu (atmosféra, biosféra, oceány a litosféra) neustále koluje - jevu se říká uhlíkový cyklus. Existují ale i dlouhodobé geochemické procesy a ty mají doslova geologický význam. Rozhodně nejsou zanedbatelné, i když na první pohled nejsou vidět. Jedná se o procesy, které probíhají v litosféře, pevné horninové skořápce země. Ta obsahuje více než 99 procent pozemského uhlíku. Nachází se tu ve formě uhličitanů, ale také v organické formě, například jako uhlí a ropa. Uhlíkový cyklus sahá dokonce i do větší hloubky, než jakou dříve předpokládali vědci. Naznačuje to analýza různých izotopů u diamantů. S její pomocí se dá zpětně sledovat, jak se nejprve materiál do zemské kůry ponořil, byl pak později transportován do značné hloubky a později se vracel zpět na povrch planety.

• Cykly mají spirálovitou vývojovou strukturu a na začátku a konci obvykle dochází ke skokové změně na novou úroveň poznání, nebo kvalitu.
• Koloběh uhlíku je biochemický cyklus, při němž se uhlík vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou.
• Spolu s tektonickou aktivitou a vulkanismem pomáhá magnetické pole životu tím, že stabilizuje globální teploty a formuje uhlíkové cykly. Pokud by jádro vychladlo a ztuhlo, Země by o magnetické pole, magnetosféru i stabilní klima přišla. Stal by se z ní druhý nehostinný a pustý Mars.
• Intenzivní zemědělství (intenzivní hnojení a používání fungicidů) způsobilo pokles půdního dusíku. Organický uhlík v půdě je indikátor všech fyzikálních a chemických vlastností a funkcí půdy zajišťující úrodnost (ukazatel úrodnosti půdy). Organický uhlík v půdě funguje jako houba. Pokud tam není, tak nedochází k zadržování vody v půdě, nemůže se dostatečně vsakovat. Není rovnováha mezi vzduchem a vodou v půdě.
• Dráha tzv. pevného uhlíku (biomasa, hnůj, či jiná org. hnojiva) - primární rozklad - humus se tvoří jen ze 2 -5% uhlíku. (0,15t uhlíku/ha/rok). Pouze organické hnojení nepomáhá (tzv. pevným uhlíkem), nedochází k většímu nárůstu organického uhlíku v půdě, protože tato dráha je velmi neefektivní (z 60% uhlíku - nadzemní a podzemní biomasy se vytvoří pouze 2-5% uhlíku). 
• Proč je v půdě důležitý uhlík? "Uhlík je důležitý z pohledu vodostálosti, aby půda zůstala kyprá, ale zároveň byla schopná přijímat vodu, když přijdou větší přívalové deště. A zároveň v době sucha, aby rostlina dokázala lépe hospodařit s vodou,"
• Dráha tzv. tekutého uhlíku (40% uhlíku jde do exudátů a cyklus tekutého uhlíku nefunguje, pokud nejsou přítomny mykorhizní houby) - exudáty a mykorhizní houby - polymerní látky, glomalin (glykoproteiny) - glomaliny jsou schopny se ze 40-50% přeměňovat na humus (4t uhlíku/ha/rok). Cyklus tekutého uhlíku je tedy z pohledu tvorby humusu a tím trvalého ukládání uhlíku v půdě, asi 30 x účinnější, než cyklus uhlíku z biomasy. Co škodí tekutému cyklu uhlíku? Dlouhé období bez vegetace, intenzivní zpracování půdy orbou nebo kypřením. Pěstování monokultur (arbuskulární mykorhiza funguje především mezi rostlinami různých druhů). Intenzivní používání fungicidů a průmyslových hnojiv (nenutí rostlinu vytvářet kořenový systém).
• Uhlík v půdě (tekutá dráha uhlíku, je produkována kořeny rostlin jako exsudáty) je důležitý pro koloběh živin a zadržení vody v půdě. V tomto procesu hrají významnou roli houby, zejména arbuskulární mykorhiza.

Rezervoáry uhlíku:

• Hydrosféra (rozpuštěný oxid uhličitý a organická hmota - fytoplankton).
• Sedimenty (uhličitany, látky s obsahem uhlíku včetně fosilních paliv).
• Atmosféra (CO2). Uhlík existuje v atmosféře hlavně jako plyn oxid uhličitý. Přestože tvoří velmi malý podíl atmosféry (asi 0,04%), je zásadní pro život na Zemi. K ostatním atmosférickým plynům, které obsahují uhlík, patří metan a antropogenní uhlovodíky. Atmosférický uhlík spotřebovávají rostliny prostřednictvím fotosyntézy, kdy dochází k přeměně oxidu uhličitého na sacharidy a kyslík. Tento proces je nejrychlejší u tropických lesů či jiných biotopů, kde probíhá rychlý růst nové biomasy.
• Biosféra (organická živá a neživá hmota).
• 100 milionů GtC (1 gigatuna se rovná jedné miliardě tun) najdeme v zemské kůře (vápenec, grafit, diamant)
• 38 000 GtC je obsaženo ve vodách moří a oceánů. Uhlík v moři je ve velké míře součástí CO2 rozpuštěného ve vodě, podobně jako v minerálce. Pouze 1 000 GtC se nachází ve svrchních vrstvách moří a oceánů, které se účastní výměny s atmosférou. Zbytek CO2 se nachází ve větších hloubkách.
• Podle různých odhadů je 5 000-10 000 GtC obsaženo ve fosilních palivech (ropa, uhlí, zemní plyn), která vznikala po dobu milionů let z těl mrtvých rostlin a živočichů.
• 2300 GtC se nachází v půdě a to jak v anorganické podobě, tak v organické podobě jako např. humus.
• 800 GtC najdeme v atmosféře a to hlavně ve formě oxidu uhličitého. Zbytek uhlíku je součástí metanu, oxidu uhelnatého a látek typu CFC a HCFC.
• Posledním důležitým zásobníkem je biosféra, tedy rostliny a živočichové. Drtivý podíl uhlíku v ní je uložen v rostlinách, obzvláště ve stromové vegetaci. Ta v sobě obsahuje 550 GtC uhlíku.

Reakce uhlíku z hlediska geochemie jsou následující:

Rozpuštěním oxidu uhličitého ve srážkové vodě vzniká slabá kyselina uhličitá. Ta způsobuje zvětrávání hornin, zejména vápenců, dolomitů a křemičitanů. Hydrogen-uhličitanové a vápenaté ionty se splavují do moře, kde z nich mořští živočichové vytvářejí znovu uhličitan vápenatý na stavbu svých tělesných schránek. Přitom se do vody uvolňuje oxid uhličitý. Jeho množství však nestačí vyvážit ztrátu oxidu z ovzduší, protože se jedná o množství asi poloviční. Musí být ještě jeden zdroj doplňování do atmosféry. Je jím metamorfní reakce v hloubce několika kilometrů, kdy při pohybu zemských ker se dostávají uhličitany do oblasti vysokých teplot a přeměňují se na křemičitany, přičemž se uvolňuje oxid uhličitý.

Výrony plynů a sopečnými erupcemi se pak dostává uhlík do vody nebo přímo do atmosféry.
Geologické aktivitě Země tak vděčíme za existenci života, i když žhavotekutý zemský plášť a pohyby zemských ker zahubí v některých letech při zemětřeseních a sopečných erupcích i stovky či tisíce lidí.

https://www.metamater.cz/sklenikovy-efekt/kolobeh-uhliku-v-prirode/

Cyklus uhlíku ve vodě:

• Na mořské hladině se rozpouští atmosférický oxid uhličitý. Čím je voda chladnější, tím více CO2 může pohltit.
• Ve vyšších vrstvách oceánu fytoplankton (řasy, sinice atd.) ukládají oxid uhličitý v pletivu a schránkách (rozsivky - rozkladem vzniká hydrogenuhličitan). Bezobratlí vylučují uhličitany a tvoří vápencové (korálové) útvary (atoly).

Jak se uvolňuje uhlík:

• Dýchání rostlin a živočichů.
• Rozkládání rostlinné a živočišné biomasy, aerobní - vzniká oxid uhličitý, anaerobní - vzniká metan.
• Spalování organického materiálu - fosilní paliva atd.
• Sopečné erupce - uvolňují plyny, které mimo jiné obsahují oxid uhličitý. Množství uhlíku, které takto vznikne, plně kompenzuje úbytek uhlíku při zvětrávání.
• Tání ledovců.

https://slideplayer.cz/slide/3814341/

Nejdůležitější zásobníky a toky uhlíku na zemi 

Aby vědci porozuměli koloběhu uhlíku a tomu, jak se v budoucnosti změní množství atmosférického CO2, musí důkladně studovat místa, kde je uhlík uložen, dobu, po kterou v nich setrvává, a procesy, kterými je převáděn mezi zásobníky. 

• Protože množství uhlíku v hlavních zásobnících na Zemi je obrovské, nebylo by zrovna praktické používat běžné jednotky, jako jsou kilogramy. Proto používáme petagramy (Pg) neboli gigatuny (Gt). Jedna Gt se rovná 1 000 000 000 000 000 neboli 1015 gramů nebo také miliardě tun. Na každý pád je vyjadřování v petagramech/gigatunách2 o dost jednodušší než počítání s tolika nulami. 
  
• V krátkém čase několika sekund se v rostlinách odehrává příjem uhlíku fotosyntézou a výdej uhlíku zpět do atmosféry při dýchání. V delším časovém období je uhlík z odumřelého rostlinného materiálu zabudováván do půd, kde může být uložen po celá desetiletí a staletí, dokud není rozložen půdními mikroorganismy a vypuštěn zpět do atmosféry. Ještě déle trvá, než je organická hmota, která byla pohřbena v hlubokých sedimentech bez přístupu kyslíku (a tak ochráněna před rozkladem), postupně přeměněna v ložiska uhlí, ropy a zemního plynu, která dnes využíváme. Při spalování těchto látek se dostává uhlík, který zde byl uložen po milióny let, zpět do atmosféry ve formě oxidu uhličitého (CO2). 
  

Globální koloběh uhlíku zahrnuje každou rostlinu, živočicha a mikroba, každý fotosyntetizující list i padlý strom, každý oceán, jezero, rybník i louži, každou půdu, sediment a uhličitanovou horninu, každý nádech čerstvého vzduchu, výbuch sopky i bublinu stoupající k povrchu rašeliniště a ještě mnoho dalšího. Protože si jinak nedokážeme poradit s tak složitým jevem, shrnují vědci při popisu koloběhu uhlíku navzájem podobné předměty a prostředí do jednodušších skupin (les, travní porost, atmosféra, oceán) a zaměřují se jen na ty procesy, které jsou nejdůležitější z globálního hlediska.

• Zemská kůra: Nejvíc uhlíku je uloženo v horninách v zemské kůře. Tyto horniny vznikly buď zpevňováním jílovitých usazenin (obsahujících organickou hmotu) a jejich přeměnou v břidlice, nebo usazováním vápnitých schránek a kostí mořských živočichů, jako např. vápenec. Tyto usazené a přeměněné horniny celkem obsahují 100 000 000 Pg uhlíku. To je opravdu obrovské množství - připomeňme si, že 1 Pg (= Gt) je rovný miliardě tun! Další 4 000 Pg uhlíku jsou uloženy v zemské kůře jako uhlovodíky vytvořené během miliónů let z odumřelých organismů za vysoké teploty a tlaku. Tyto uhlovodíky obecně nazýváme fosilní paliva. Nejčastější formy jsou ropa, uhlí a zemní plyn, ale byly už rozpoznány a pojmenovány také jiné zásoby uhlovodíků (ropné břidlice a písky, hydráty methanu).
• Oceány: Oceány obsahují 38 000 Pg uhlíku, většina z tohoto množství je uložena ve velkých hloubkách ve formě rozpuštěného anorganického uhlíku a setrvává tam dlouhou dobu. Mnohem menší část, přibližně 1 000 Pg, se nachází u povrchu oceánu. Tento uhlík je rychle vyměňován mezi oceánem a atmosférou prostřednictvím fyzikálních procesů (jako je rozpouštění CO2 ve vodě) a biologických procesů (jako je růst, odumírání a rozklad planktonu). Ačkoli většina tohoto povrchového uhlíku velmi rychle koluje mezi oceánem a atmosférou, může se část dostat do hlubšího oceánu a tam zůstat uložena po dlouhou dobu.
• Atmosféra: Atmosféra obsahuje přibližně 750 Pg uhlíku, většina je ve formě CO2 a daleko menší množství ve formě methanu (CH4) a dalších sloučenin. Ačkoli se jedná o výrazně menší množství uhlíku, než je obsaženo v oceánu nebo v zemské kůře, je uhlík v atmosféře velmi důležitý, protože ovlivňuje skleníkový efekt a klima. Vzhledem k relativně malému množství uhlíku je atmosféra značně citlivá k výkyvům v tocích z nebo do ostatních zásobníků. Ve skutečnosti je dnešní množství (750 Pg) podstatně vyšší než to, které bylo v atmosféře před nástupem používání fosilních paliv. Atmosféra tehdy obsahovala okolo 560 Pg uhlíku. 
  
• Suchozemské ekosystémy: Suchozemské ekosystémy obsahují uhlík v tělech rostlin, živočichů, v půdách a mikroorganismech. Z výše jmenovaných obsahují nejvíc uhlíku rostliny a půdy, zatímco ostatní zásobníky (organismy) můžeme při globálním pohledu zanedbat. Na rozdíl od zemské kůry se uhlík vyskytuje v suchozemských ekosystémech většinou v organické formě. V tomto kontextu slovo "organický" označuje látky vyprodukované živými organismy. Výměna uhlíku mezi rostlinami a atmosférou probíhá relativně rychle prostřednictvím fotosyntézy a dýchání. Dohromady je ve všech rostlinách na Zemi uloženo přibližně 560 Pg uhlíku, přičemž největší množství je ve stromech. Kmeny stromů mají ze všech možných rostlinných pletiv největší schopnost ukládat velké množství uhlíku, protože dřevo má vysokou hustotu a stromy dosahují značných rozměrů. Celkové množství uhlíku uložené v půdách je odhadováno na 1500 Pg. Měření obsahu uhlíku v půdě může být obtížné, ale za určitých předpokladů jej lze odhadnout. Nejčastěji se uhlík v půdě vyskytuje v organické formě a pochází z odumřelých rostlinných těl a mikroorganismů. S rostoucí hloubkou půdy množství uhlíku klesá. Standardní půdní měření se provádějí do hloubky 1m. Ve většině případů takové měření postihne většinu přítomného uhlíku, pouze ve výjimečných případech je půda podstatně hlubší. Většina uhlíku se do půdy dostává ve formě odumřelého rostlinného materiálu, který je dále rozkládán mikroorganismy. Při procesu rozkladu se také uhlík uvolňuje do atmosféry.
  

Nejdůležitější toky uhlíku na zemi 

Jakýkoli pohyb materiálu z jednoho místa na jiné může být označován jako tok a my považujeme za tok uhlíku přenos uhlíku z jednoho zásobníku do jiného. Toky jsou popisovány jako rychlost (množství uhlíku, které je přeneseno za jednotku času). Stejně jako průtok vody v řece může být vyjádřen jako objem vody, který proteče korytem za určitý čas (v litrech za sekundu), mohou být toky uhlíku vyjádřeny např. v g/cm2/s nebo kg/km2/rok. Jeden zásobník uhlíku může být spojen s řadou dalších zásobníků pomocí mnoha toků, které do něj současně uhlík přivádí a zase jej odvádí. Velikost jednotlivých toků se může značně lišit. 

• Fotosyntéza: Během fotosyntézy používají rostliny energii ze Slunce k zabudování atmosférického CO2 do organických látek. Nejjednoduššími produkty fotosyntézy jsou cukry (např. glukóza), ale obecně tvoří organické látky produkované rostlinami velmi rozmanitou škálu sloučenin. Tímto způsobem je CO2 odstraňován z atmosféry a ukládán ve vegetaci. Všechna organická hmota na Zemi původně vznikla tímto procesem. Uhlík je v rostlinách poután neboli sekvestrován relativně dlouhou dobu, protože rostliny mohou žít desítky a stovky let. Poté, co rostliny odumřou, rozkládají se jejich pletiva různě rychle. Například listy, které jsou kvalitním substrátem pro rozkladače, se rozkládají rychle, zatímco odolnější části, jako je dřevo, přetrvávají déle. Podle současných odhadů odstraňuje fotosyntéza z atmosféry 120 Pg C/rok. 
• Dýchání rostlin: Rostliny vypouštějí CO2 zpět do atmosféry při dýchání. K dýchání dochází ve chvíli, kdy buňky rostlin využívají cukry vyrobené při fotosyntéze jako zdroj energie. Dýchání rostlin představuje přibližně polovinu (60 Pg C/rok) CO2, který je navracen do atmosféry v suchozemské části koloběhu uhlíku. 
• Opad: Kromě odumírání celých rostlin dochází každým rokem také k opadu listů, kořenů a větví. Protože většina rostlinných částí je tvořena uhlíkem, můžeme považovat tuto každoroční ztrátu za tok uhlíku směrem od rostlin do půdy. Když se mrtvý rostlinný materiál ocitne na zemi, začíná se rozkládat. 
• Dýchání půdy: Vypouštění CO2 prostřednictvím dýchání není výsadou rostlin, ale dochází k němu u všech organismů, včetně půdních mikroorganismů. Při rozkladu organické hmoty je CO2 v globálním měřítku vypouštěn do atmosféry průměrnou rychlostí 60 Pg C/rok. Uhlík je v organické hmotě v půdě dočasně uložen, protože může trvat celá léta, než se např. dřevo zcela rozloží. 
• Výměna mezi oceánem a atmosférou: Anorganický uhlík je pohlcován a vypouštěn na rozhraní mezi povrchem oceánu a okolním vzduchem difúzí. Plyny se běžně ve vodě rozpouštějí, nebo se naopak uvolňují z rozpuštěné formy. Například na povrchu vody ve sklenici, kterou necháme delší dobu stát, se začnou tvořit bublinky. Vzduch v těchto bublinkách obsahuje CO2 a přesně stejný proces je prvním stupněm při příjmu uhlíku v oceánech. Oxid uhličitý rozpuštěný ve vodě reaguje s vodou a vzniká kyselina uhličitá. Od ní je odvozen uhličitanový anion CO3 -2. Vznik uhličitanu v mořské vodě umožňuje oceánům přijímat a ukládat daleko víc uhlíku, než by bylo možné, pokud by byl jen rozpuštěn ve vodě jako oxid uhličitý. Uhličitany jsou také důležité pro obrovské množství mořských živočichů, kteří je využívají pro tvorbu svých schránek. Uhlík koluje v oceánu také při fotosyntéze, dýchání a rozkladu vodních rostlin. Rychlost rozkladu u mořských organismů je velmi odlišná od rychlosti rozkladu suchozemské vegetace. Protože mořské rostliny nemají velké stonky ani kmeny, které by se rozkládaly celá léta, běží zde proces rozkladu mnohem rychleji - často je záležitostí několika dní. Z tohoto důvodu je v oceánech uloženo velmi málo uhlíku prostřednictvím biologických procesů. Celkové množství příjmu (92 Pg C/rok) a výdeje (90 Pg C/rok) uhlíku z oceánu je závislé na rovnováze mezi organickými a anorganickými procesy. 
• Geologické procesy: Geologické procesy řídí globální koloběh uhlíku v časovém měřítku stovek miliónů let. Hlubší rozbor tohoto tématu by byl nad rámec tohoto úvodu, ale hlavní procesy zahrnují vznik sedimentárních hornin a jejich vyzdvižení při deskové tektonice, zvětrávání a sopečnou činnost. 
  

Toky uhlíku, které jsme dosud probírali, se týkají přirozených procesů, které pomáhaly udržovat koloběh uhlíku a úroveň atmosférického CO2 v rovnováze po milióny let. Dnešní koloběh uhlíku však navíc obsahuje několik důležitých toků, které pramení z činnosti člověka: 

• Spalování fosilních paliv: Uhlí, ropa a zemní plyn obsahují uhlík, který byl zachycen živými organismy během miliónů let a byl uložen na různých místech v zemské kůře (viz rámeček 1 - Fosilní paliva). Od nástupu průmyslové revoluce byla tato paliva stále rychleji těžena a spalována a sloužila jako primární zdroj energie, která pohání moderní industriální společnost. Protože vedlejším produktem spalování fosilních paliv je CO2, můžeme tyto aktivity vnímat v geologickém smyslu jako nový a relativně velmi rychlý tok velkého množství uhlíku do atmosféry. V současné době představuje spalování fosilních paliv tok 6-8 Pg C/rok do atmosféry.
• Změna využívání krajiny: Další lidskou činností, která způsobuje tok uhlíku do atmosféry, je změna ve využívání krajiny, zejména ve formě odlesňování či přeměny přirozených ekosystémů na zemědělskou půdu či zastavěné plochy. Původní lesy byly na mnoha místech vytěženy kvůli dřevu nebo vypáleny a přeměněny na zemědělskou půdu a travní porosty (louky a pastviny). Protože lesy a další původní ekosystémy zpravidla obsahují více uhlíku (v rostlinných pletivech i v půdách) než typy ekosystémů či zastavěné plochy, které je nahradily, vedly tyto změny k čistému toku 1,5 Pg C/rok do atmosféry. V některých oblastech může růst lesa na místech, kde byl dříve vytěžen, představovat úložiště (sink) uhlíku. I přes to ale čistý efekt všech člověkem způsobených změn v krajině představuje pro atmosféru zdroj uhlíku.
  
• https://www.globe.gov/documents/10157/59263168/Kolobeh+uhliku+Metodika2012.pdf/7be7a570-b3ab-428f-a13a-774b55070bae

Sledování skleníkových plynů a porozumění zpětným vazbám uhlíkových cyklů

Dnešní antropogenní Změna klimatu je do značné míry poháněna zvyšováním skleníkových plynů (GHG) v atmosféře, do určité míry modifikovaných distribucí aerosolů a aerosolových vlastností. Aby společnost pochopila vliv měnícího se složení atmosféry na změnu klimatu a minimalizovala její případnou velikost, potřebuje společnost co nejlepší informace o trendech, distribuci, emisích a odstraňování skleníkových plynů. Je nezbytné rozvinout spolehlivé vědecké chápání jejich přirozených cyklů a toho, jak řízení lidí a měnící se klima tyto cykly ovlivňují. Naše měření atmosféry mohou také zajistit plně transparentní a objektivní kvantifikaci emisí, podporovat národní a regionální politiky snižování emisí a vytvářet důvěru v mezinárodní dohody. více

• Velryby (za 60 roků svého života velryba uloží 33 tun CO2 ) podporují růst fytoplanktonu, který pohlcuje až 40 % veškerého uhlíku vyprodukovaného na Zemi. Zvýšení produkce fytoplanktonu o jedno procento pak ve schopnosti uložit uhlík znamená ekvivalent dvou miliard dospělých stromů.
  
• Pokud by se jejich populace vrátila na hodnoty před jejich masivním odlovem (zejména v 18. a 19. století) na 4 až 5 milionů, zvýší se tím výrazně množství fytoplanktonu, který se živí výkaly a močí velryb. Objem CO2 odbouraného těmito organismy by dosáhl 1,7 miliardy tun. více
  

Uhlík v přírodě koluje - oceány, půda a vegetace, jsou ho schopny pohltit. Člověk vypustí ročně cca 11 gigatun uhlíku, na což už příroda pravděpodobně nestačí a stabilita celého klimatického systému je narušena. Polovina CO2 zůstává v atmosféře a ohřívá ji. Průměrná doba setrvání CO2 ve vzduchu se pohybuje v rozpětí od čtyř do 200 let (u metanu je to podstatně kratší doba, cca 10 roků). Co hůř − lidstvo zároveň atmosféru zásobuje dalším skleníkovým plynem metanem a kombinované radiační působení (schopnost ohřívat) těchto plynů rychle roste.

• Houby zajišťují větší stabilitu půdy, působí proti erozi a zvyšují zadržování vody v půdě (mykorhiza), houby tvoří až 30 % veškeré půdní hmoty a na každý metr kořene stromů připadá kilometr podhoubí. Houby a další mikroorganismy se podílejí také na rozkladu dřeva, rozložené dřevo je zdrojem života pro nová semena, která se opět propojí s houbami a podpoří růst rostlin. Houby nad zemí rozkládají stromy, naopak houby pod zemí podporují odolnost a růst stromu. Houby ukládají uhlík z atmosféry do půdy. 
  

V červnu 2020 nahlásila americká meteorologická observatoř na Havaji, že koncentrace CO2 v atmosféře dosáhla 418,32 ppm (miliontin), nejvíce v historii měření. A díky pokročilým technologiím rekonstrukce klimatu z ledovcových vrtů také víme, že to je největší koncentrace v historii lidstva, respektive alespoň za posledních 800 tisíc let.

Jak ovlivní oceánské a suchozemské zdroje uhlíku a záchyty a reagují na měnící se klima?

Relevance: Obousměrná interakce mezi zdroji uhlíku, záchyty a podnebím je nejistota prvního řádu při předpovídání klimatu v 21. století a dále. Pochopení minulých trajektorií a současného stavu zdrojů a poklesů skleníkových plynů je předpokladem pro předpovídání budoucích.

Přijatá opatření: GMD použila své dlouhodobé atmosférické pozorování skleníkových plynů ke kvantifikaci kvantitativnosti současných zdrojů a poklesů po tři desetiletí. Mezi další metody používáme systémy asimilace dat CarbonTracker pro CO 2 a CH 4 pro výpočet globálních, kontinentálních a regionálních zdrojů a záchytů. Abychom zlepšili přesnost našich kontinentálních a regionálních výpočtů zdrojů a výlev, zvýšili jsme hustotu měření v USA a zlepšili rozlišení a kvalitu atmosférických modelů, které používáme k interpretaci dat.

Co jsme objevili: Globální poklesy CO 2 zůstaly zhruba zlomkem emisí za posledních 50 let. Americké dřezy absorbují asi jednu třetinu emisí fosilních paliv v USA, i když s velkou variabilitou. Globální emise CH 4 se od roku 2007 zvýšily poté, co byly v předcházejícím desetiletí stabilní. Naše měření izotopů CH 4 naznačují, že zvýšené úniky z operací s ropou a plynem pravděpodobně nejsou hlavní příčinou. Dosud jsme neviděli žádné důkazy o dramatickém zvýšení emisí CH 4 z arktického oteplování.

Oceán pomáhá regulovat klima tím, že udržuje 50krát více CO2, než atmosféra. Ale i malá změna ve způsobu, jakým uhlík vstupuje do oceánu, může mít vliv na skladovací kapacitu oceánu. 

V globálním uhlíkovém cyklu existuje uhlík v mnoha podobách, včetně oxidu uhličitého (CO 2) a metanu (CH 4 ), dvou významných skleníkových plynů. CO 2 existuje přirozeně, ale je stále více emitován do atmosféry prostřednictvím lidské činnosti, spalování fosilních paliv. Jedna čtvrtina tohoto antropogenního CO 2 uvolněného do atmosféry se vyjme u oceánu. Část tohoto CO 2 se vrací do atmosféry a část se exportuje do hlubokého oceánu, kde je zásoba uhlíku 50krát větší než, zásoba uložená v atmosféře. Oceán poskytuje důležitou službu pro naši planetu prostřednictvím této schopnosti regulace atmosférického CO 2 a tím omezuje dopady na změnu klimatu. Malá změna toků do oceánového uhlíkového fondu by však mohla mít vliv na skladovací kapacitu oceánu a následně na hladinu atmosférického CO 2 . MAAE spolupracuje s členskými státy s cílem lépe porozumět procesům uhlíkového cyklu a zásobám uhlíku, které pak mohou členské státy použít k vytvoření klimatického modelu k předpovídání dopadů změny klimatu. více

Plný hydrologický cyklus a jeho obnova:

Aby se Země vrátila k původní funkčnosti (plnému hydrologickému cyklu a potřeba obnovit i cyklus živin a uhlíku), je třeba mít na paměti, že je potřeba vysadit ty správné rostliny (tzv. meziplodiny), které tvoří živiny (které obnoví koloběh živin, uhlíku a vody) a podpoří půdní život. Jakmile jsou nové rostliny na svém místě, budou znovu absorbovat živiny svými dlouhými kořeny (přísunu živin do vegetace a tím postupné zvýšení hladiny podzemní vody), které voda odebrala z půdy, tím se zastaví eroze a zvýší se kvalita půdy. Tímto zázračným způsobem se voda v přírodě skutečně léčí sama! Je to opatření, které mění klima v místním měřítku, což je jediné dostupné opatření ke globální změně klimatu. Používáme tedy určitá regenerační opatření, jako jsou zemní práce, nebo rotační pastva a tím se bude infiltrovat více vody, která doplňuje vodonosné vrstvy a stabilizuje půdu. To katapultuje systém směrem k regeneraci, protože únik energie známý jako eroze je anulován. Tento energetický cyklus infiltrace vody udržuje delší období fotosyntézy a biologického rozkladu uhlíkového materiálu jako hnací síly přírody, vody, potenciálu. Tím se opraví půdní potravní síť (půdní mikrobiom), čímž se uvolní živiny a vytvoří půdní podmínky (struktura), které zvyšují účinnost infiltrace vody prostřednictvím nově vznikajícího humusu. To urychluje postupně růst rostlin a když se zásoba živin stabilizuje, ubývá plevel a diverzita a složitost exponenciálně stoupá. Jak tyto fotosyntetizéry pumpují uhlík do půdy a vyvíjejí rozsáhlé kořenové systémy, dále zvyšují dokončení výše uvedených cyklů. Mikrobi se živí exsudacemi cukru z kořenů živých rostlin a odumřelý rostlinný materiál se také rozkládá. Jak se půdní podmínky zlepšují a voda proniká, kořeny jdou hlouběji a stávají se ještě rozsáhlejšími, což umožňuje systému dokončit regeneraci. Tento velký skok umožňuje systému větší schopnost výměny plynů a infiltrace vody a lepšího zachycení většího množství uhlíku v půdě. Takto je klima pozitivně ovlivňováno, voda jde dovnitř, místo aby odtékala. Půda se opravuje a její mikroflóra prosperuje, místo aby byla vyhubována obděláváním a chemikáliemi, a uhlík se ukládá, když se půda prohlubuje, spíše než aby byla vyvrhována do atmosféry nebo znečišťovat vodní systémy. Kromě toho biologická rozmanitost vzkvétá, protože stále více zvířat, ptáků a podobně staví na těchto dalších vláknech v potravní síti daného ekosystému. Tato exponenciální regenerace je tedy způsobena vzájemně propojenými cykly, které ze sebe navzájem těží.

• Trávy jsou titánské pumpy cukru, uhlíku do půdy. V kombinaci s hnojem, který je cyklován rozmanitostí flóry a fauny a tím je cyklus obnovy je prakticky dokončen.

https://treeyopermacultureedu.com/chapter-7-water/a-permaculture-development-model-a-path-to-the-full-hydrological-cycle-and-the-abundance-that-follows/

Uhlík zprávy z tisku:

10.12.2021 Naše planeta se na oběžné dráze kolem Slunce "potuluje". A její proměnlivá trajektorie má na náš život větší dopad, než jsme původně mysleli. Ve škole vám patrně řekli, že Země obíhá Slunce po kruhové dráze, která je mírně eliptická. Nejspíš vám ale neprozradili, že tato dráha se mění. Zhruba každých 405 tisíc let (Milankovičovy cykly) se mírně protáhne - a stane se o pět procent eliptičtější. Potom se zase vrací na kruhovitější trajektorii.

• Tato proměnlivá dráha, nazývaná orbitální excentricitou, má přitom na naši planetu nezanedbatelný dopad. Ovlivňuje globální podnebí, podílí se na střídání dob ledových a teplejších epoch. Co víc, nové poznatky naznačují, že měnící se dráha měla a má vliv také na biologickou evoluci, a možná i na vývoj nás - lidí.

• Orbitální excentricita pohání evoluci nových druhů, přinejmenším mořských řas, nazývaných fytoplankton, když se Země na své orbitě Slunci vzdaluje, vyvolává to mezi vodními řasami "explozi" zrodu nových druhů.

• Proměnu, kterou popisují v žurnálu Nature, odhalili na kokolitkách, tedy drobných jednobuněčných řasách, které v průběhu životů obalují svá mikroskopická těla vápníkem. Postupné hromadění těchto druhů v průběhu milionů let dalo vzniknout bílým Doverským útesům. Slavné pobřeží Anglie je v podstatě hrobkou nezměrného množství mikrofosilií kokolitek.
  

• Kokolitky jsou doslova živeny slunečním svitem. Energie slunečních fotonů se u nich spolu s oxidem uhličitým podílí na fotosyntéze, díky které máme dost kyslíku k dýchání. Je tedy nasnadě, že když se oběžná dráha Země protáhne a svitu ubude, může se to na fytoplanktonu podepsat.

• Ačkoli kokolitky jsou mikroby, jejich velikost se v průběhu věků může významně měnit. Beaufort se svým týmem pomocí automatizované mikroskopie a strojového učení provedl devět milionů měření fosilizovaných kokolitek, které žily v různých vrstvách Tichého a Indického oceánu během 2,8 milionu let. Průměrná velikost kokolitek se řídí právě pravidelným cyklem změn výstřednosti dráhy Země - každých 405 tisíc let se tak opakuje příběh zvětšování a zmenšování řas. Největší velikosti přitom kokolitky dorůstají krátce po období největší výstřednosti. Tento jev je dlouhodobý, platný bez ohledu na roční období. Podobným způsobem se cyklus promítá také do vzniku zcela nových druhů řas.

• "V dnešním oceánu dosahuje fytoplankton nejvyšší rozmanitosti v tropech, což souvisí s tamními vysokými teplotami a stabilními podmínkami. Naproti tomu různé druhy řas se v průběhu ročních období nejvýrazněji střídají ve vyšších zeměpisných šířkách, a to kvůli silnému sezónnímu teplotnímu rozdílu."
  

• Řasy se ale v datech z měření takto neproměňují jen v prostoru, ale i čase. Když dlouhodobě poklesne sluneční svit, zvýší se evoluční tlak na řasy - a to vede k nárůstu jejich nových druhů. Řasy se v "hubenějším" období snaží přizpůsobit horším podmínkám. Postupně se tak z původního jednoho druhu začínají odštěpovat druhy nové. Právě to vede k "explozi" rozmanitosti, která je přímo svázána s orbitou Země a svitem Slunce.

• Proměny rozmanitosti fytoplanktonu by přitom mohly být hnací silou v cyklu koloběhu uhlíku přírodními systémy. Uhlíkový cyklus sám o sobě dalekosáhle souvisí s dalšími formami života, v neposlední řadě i s lidmi... Ačkoli jsou řasy drobounké organismy, jejich vliv na zbytek přírody se po této studii jeví jako větší, než bychom mohli předpokládat. A může nakonec ovlivňovat i nás samotné.

• https://nedd.tiscali.cz/zeme-meni-svou-drahu-kolem-slunce-a-tim-pohani-evoluci-524780?

5.10.2020 Ve vesmíru prý diamanty vznikají ve vychladlých hvězdách, u nás pak v žhavých hlubinách Země. Atomy uhlíku se zde spojují do těsné krychlové krystalické mřížky díky teplotám přesahujícím 1 300 stupňů Celsia a rovněž i působením skutečně velkého tlaku. Vznikají tak pravidelné třpytivé krystaly. Diamanty často také tvoří srostlice krystalů. Výše uvedené, opravdu extrémní podmínky, se na Zemi nacházejí pouze jen v hloubkách 100 - 200 kilometrů pod jejím povrchem a způsobují tak velmi složitou dostupnost. Nalezen byl prý však údajně i diamant, který pocházel z hloubky až 700 kilometrů.

Diamant vykazuje vysoký index lomu světla a rovněž i vysokou tepelnou vodivost. Jako jediný drahý kámen se vyskytuje ve všech barevných modifikacích, přičemž nejčastěji pak bývá bílý. Až 80 % vytěžených diamantů se nehodí pro šperkařské účely. Jedná se o tzv. průmyslové diamanty, které následně slouží jako ostří vrtných, řezacích nebo brusných strojů.

První diamanty byly pravděpodobně nalezeny v Indii, a to zřejmě již ve 4. století př. n. l. Ve starověkém Řecku pak byly diamanty považovány za slzy bohů. Diamanty byly postupem času objevovány na všech světadílech kromě Antarktidy. Proto bylo velikým překvapením, když skupina geologů v antarktickém pohoří Prince Charlese zjistila, že se zde hluboko pod ledovým příkrovem nacházejí hned tři ložiska kimberlitu, vulkanické horniny, která často obsahuje právě diamanty, jež pomáhá vynášet z hlubin Země k zemskému povrchu. Naleziště leží na hlavním antarktickém zlomu, který vznikl před 120 miliony lety.

https://nasregion.cz/dlouho-ukryty-poklad-v-antarktide-nedavno-objeven-188138/

Nejnovější články na našem blogu

Přečtěte si, co je nového