இயற்கையில் சூரியனிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளிக் கதிர்வீச்சானது புவியால் உட்கிரகிக்கப்பட்டு கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியைவிட அதிக அலைநீளம் கொண்ட அகச்சிவப்புக் கதிரை வெப்பக் கதிர்வீச்சாக வெளியேற்றுகிறது சூரியனிலிருந்து புவியை வந்தடையும் ஒளிக்கதிர்கள் அதிக ஆற்றலுடையதாகவும், குறைந்த அலை நீளமுடையதாகவும் உள்ளன.
புவியிலிருந்து எதிரொளிக்கப்படும் ஒளி அலைகளானது அகச்சிவப்பு கதிர்களாக அதிக அலை நீளமுடையதாகவும், ஆற்றல் குறைவாகவும், உள்ளன. இந்த அகச்சிவப்புக் கதிர்களை வளிமண்டலத்தில் உள்ள பசுங்குடில் வாயுக்கள் உட்கிரகித்துக் கொள்வதால் புவியின் வெப்ப நிலை அதிகரிக்கிறது.
இந்த பசுங்குடில் விளைவினால் தான் புவியின் வெப்ப நிலை 30 பாகை அளவிற்கு அதிகரித்துள்ளது. இந்த பசுங்குடில் வாயுக்கள் இல்லையென்றால் புவியின் வெப்ப நிலை (-)18-19 பாகைக்கு குறைந்து புவியானது உறைபனியாகக் காணப்படும்.
குளிர் பிரதேசங்களில் தாவரங்கள் வளர்வதற்கான சூழலை உருவாக்கும் விதத்தில் வெப்பத்தை வெளிவிடாத கண்ணாடிக் குடுவைகளில் தாவரங்கள் வளர்க்கப்படுகின்றன. இது பசுங்குடில் என அழைக்கப்படுகிறது.
புவியைச் சுற்றி ஒரு கம்பளிப் போர்வை போல் வளிமண்டலத்தில் நீராவி, கார்பன் டை ஆக்சைடு, மீதேன், நைட்ரஸ் ஆக்சைடு உள்ளிட்ட வாயுக்கள் சூழ்ந்துள்ளன, இவை புவியால் எதிரொளிக்கப்படும் வெப்பக்கதிர்வீச்சை விண்வெளிக்கு செல்லாமல் தடுத்து, உட்கிரகித்து பசுங்குடில் போல் செயல்பட்டு புவியின் வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதால் இந்நிகழ்வு பசுங்குடில் விளைவு என அழைக்கப்படுகிறது.
பசுங்குடில் விளைவை ஏற்படுத்தும் கார்பன் - டை - ஆக்சைடு, மீத்தேன், நைட்ரஸ் ஆக்சைடு போன்ற வாயுக்கள் பசுங்குடில் வாயுக்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. இன்று மனித நடவடிக்கைகளால் பசுங்குடில் வாயுக்களின் அளவு மிகவும் அதிகரித்து பசுங்குடில் விளைவு மேலும் தூண்டப்படுகிறது.
இதனால் புவியின் வெப்ப நிலை மேலும் அதிகரிப்பதால் இது தூண்டப்பட்ட பசுங்குடில் விளைவு எனப்படுகிறது. இயற்கையில் ஏற்படும் பசுங்குடில் விளைவு உயிர்கள் வாழ்வதற்கான சூழலை ஏற்படுத்தியுள்ள நிலையில் தூண்டப்பட்ட பசுங்குடில் விளைவை கட்டுப்படுத்தாவிட்டால் உயிர்ச் சூழலையே அழிக்கும் அபாயம் ஏற்பட்டுள்ளது.
பசுங்குடில் விளைவை ஏற்படுத்துகிற பசுங்குடில் வாயுக்கள் வளிமண்டலத்தில் மிகக்குறைந்த அளவுதான் காணப்படுகிறது. வளிமண்டலத்தில் உள்ள மொத்த வாயுக்களில் முக்கியமான மூன்று வாயுக்கள் கிட்டத்தட்ட 95 விழுக்காடு பங்கு வகிக்கின்றன.
வளிமண்டல வாயுக்களில் 78.1 விழுக்காடு நைட்ரஜன் உள்ளது. 20.9 விழுக்காடு சுவாசித்தலுக்கு முக்கியமான ஆக்ஸிஜன் உள்ளது. 0.9 விழுக்காடு ஆர்கன் என்ற மந்தவாயுவும் உள்ளது. வளி மண்டலத்தில் பசுங்குடில் வாயுக்களின் அளவு 0.03 விழுக்காடாக உள்ளது.
பசுங்குடில் வாயுக்களில் முதன்மையானது கார்பன்-டை-ஆக்சைடு, இரண்டாவது முக்கியமான பசுங்குடில் வாயுவான மீத்தேன், கார்பன் - டை - ஆக்சைடை விட 25 மடங்கு அதிக அளவில் புவியை வெப்பமயமாக்கும் தன்மை கொண்டது. ஆனால் வளிமண்டலத்தில் மீத்தேனின் ஆயுட்காலம் 12 வருடங்கள் தான். கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் ஆயுட்காலம் 200 ஆண்டுகள் ஆகும்.
மீத்தேன் ஒரு கார்பனையும், நான்கு ஹைட்ரஜனையும் கொண்டுள்ளது. ஆக்சிஜன் இல்லாத சூழலில் கரிமப் பொருட்கள் சிதைவுறும் போது மீத்தேன் உருவாகிறது. மெத்தனோஜென் எனப்படும் பாக்டீரியாக்களே மீத்தேனை உருவாக்குகின்றன. கழிவுகள், குப்பைகள் மக்கும் போது மீத்தேன் அதிக அளவில் உருவாகிறது.
பொதுவாகவே விவசாய நிலங்கள், சதுப்பு நிலங்கள் என எங்கெல்லாம் ஆக்சிஜன் குறைவாகக் காணப்படுகிறதோ அங்கெல்லாம் மீத்தேன் உருவாகிறது. படிம எரிபொருட்களிலிருந்து பெறப்படும் இயற்கை எரிவாயுவிலும் மீத்தேனே உள்ளது.
உணவுப் பொருட்கள் வீணாக்கப்படும் போதும், அறுவடைக்குப் பின் சேரும் கழிவுகளை முறையாக உரமாக்கி நிலைப்படுத்தாது விட்டோமானால் அதிலிருந்து பெருமளவு மீத்தேன் உற்பத்தியாகும். கால்நடைகள் மூலமாகவும் மீத்தேன் அதிகளவு வெளியேற்றப்படுகிறது. கடலில் இருந்தும் மீத்தேன் உற்பத்தியாகிறது.இவ்வாறு பல்வேறு நிகழ்வுகளால் மீத்தேனின் அளவும் உயருகிறது.
நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு (N2O) என்று மற்றொரு முக்கியமான பசுங்குடில் வாயு உள்ளது, இது "சிரிக்கும் வாயு" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, சில நேரங்களில் மயக்க மருந்தாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இயற்கையாகவே நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு கடல்களிலும், சதுப்பு நிலங்களிலும் உருவாகிறது.
விவசாயத்தில் அதிகளவில் நைட்ரஜன் உரங்களை பயன்படுத்துவதால் நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடின் அளவு அதிகரித்துள்ளது. கார்பன்-டை-ஆக்சைடு, மீத்தேன், நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு, நீராவி ஆகியவை இயற்கையில் காணப்படும் பசுங்குடில் வாயுக்கள் ஆகும்.
இவையல்லாது மனித நடவடிக்கைகளால் செயற்கையாக உருவாக்கப்படும் பசுங்குடில் வாயுக்களும் உள்ளது.சல்பர் ஹெக்சா குளோரைடு, நைட்ரஜன் ட்ரை ஃப்ளூரைடு, குளோரோ ஃபுளூரோ கார்பன்கள், பெர் ஃபுளுரோ கார்பன் ஆகியவை இதில் அடங்கும். குளோரோ ஃபுளூரோ கார்பன்கள், பெர் ஃபுளுரோ கார்பனும் முக்கியமாக குளுரூட்டிகளில் குளிர்பதன சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
1958லிருந்து தான் ஹவாயில் உள்ள மௌலானா லோவாவில் பசுங்குடில் வாயுக்களின் அளவானது தொடர்ந்து முறையாக அளவிடப்பட்டு வருகிறது. பல நூறாண்டுகளாக மில்லியனில் 200 முதல் 280 பகுதியாக இருந்த கார்பன் - டை - ஆக்சைடின் அளவு இன்று மில்லியனில் 410 பகுதியைத் தாண்டியுள்ளது.
படிம எரிபொருட்களை எரிப்பதாலும், காடுகளை அழிப்பதாலும், தொழிற்சாலைகளாலும், காற்றிலுள்ள கார்பன் - டை - ஆக்சைடின் அளவு அதிகரித்துக் கொண்டே வருகிறது. கடந்த 150 ஆண்டுகளில் புவியின் வெப்பநிலை 1 பாகைக்கு மேல் அதிகரித்துள்ளது. புவியின் வெப்பநிலையைக் குறைக்கவேண்டுமென்றால் பசுங்குடில் வாயுக்களின் அளவை கட்டுப்படுத்த வேண்டியது அவசியமாக உள்ளது.இதில் கார்பன் சமநிலை முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.
கார்பன்:
உலகில் பல்வேறு பொருட்களில் கார்பன் செறிந்து காணப்படுகிறது. கார்பன் இல்லாமல் உயிர்கள் தோன்றியிருக்கவோ, உயிர்வாழவோ முடியாது. இந்த உயிர்க்கோளத்தில் கார்பன் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. புவியில் அதிகமாகக் காணப்படும் தனிமங்களில் நான்காவதாக கார்பன் காணப்படுகிறது. கார்பன் பல்வேறு வடிவங்களில் இருக்கிறது.திட வடிவில் வைரம், நிலக்கரியாக கார்பன் காணப்படுகிறது.
வாயு வடிவில் கார்பன், கார்பன் - டை - ஆக்சைடு, கார்பன் மோனாக்சைடு, மீத்தேன் போன்ற வாயுக்களாக காணப்படுகிறது. கார்பன்-டை-ஆக்சைடு நீரில் கரைந்து கார்பானிக் அமிலமாக திரவ வடிவத்தில் காணப்படுகிறது. கார்பனிலிருந்து மில்லியன் கணக்கான சேர்மங்கள் பெறப்படுகின்றன.
கார்பன் உயிர்ப் பொருட்கள் தோன்றுவதற்கான மிக அடிப்படையான மூலப்பொருளாக உள்ளது. புவியின் கட்டமைப்புக்கான அடிப்படை அலகாகவும் கார்பன் உள்ளது. மண், பாறை போன்ற நிலப்பரப்புகளிலிருந்து உயிர் மூலக்கூறுகள் வரை அனைத்திலுமே கார்பன் முக்கிய மூலப்பொருளாக உள்ளது.
கார்பனும், ஹைட்ரஜனும், வெவ்வேறு விகிதங்களில் சேர்ந்த சேர்மங்களே ஹைட்ரோ கார்பன்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. மீத்தேன் என்பதும் ஒரு ஹைட்ரோ கார்பன் தான். மனித உடலில் 18விழுக்காட்டிற்கு மேல் கார்பன் தான் உள்ளது. மரத்தில் 45விழுக்காட்டிற்கு மேல் கார்பன் உள்ளது.
கார்பன் சுழற்சி:
பருப்பொருட்கள் திடம், திரவம், வாயு, பிளாஸ்மா என நான்கு நிலைகளில் காணப்படுகின்றன என நாம் இயற்பியலில் படித்திருப்போம். கார்பன் என்ற தனிமமும் ஒரே நிலையில் இருப்பதில்லை, திடம்,திரவம், வாயு நிலையில் காணப்படுவதுடன் பல்வேறு விதமான பரிமாற்றங்களுக்கும் உயிர்வேதிமாற்றங்களுக்கும் உட்படுகிறது.
இவை அனைத்தையும் ஒருங்கிணைத்ததே கார்பன் சுழற்சி என அழைக்கப்படுகிறது. காடுகள், மண், கடல், வளிமண்டலம் அனைத்திலுமே கார்பன் வெவ்வேறு நிலைகளில் காணப்படுகிறது. வளிமண்டலம், நிலக்கோளம், நீர்க்கோளம், படிமப்பாறைகளுக்கிடையே கார்பன் தொடர்ச்சியான பாய்வில் உள்ளது.
இரண்டு விதமான கார்பன் சுழற்சிகள் காணப்படுகின்றன. மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் தொடரும் நீண்ட கால சுழற்சியை நிலக்கோள சுழற்சி என்கிறோம் (geosphere cycle). நிலக்கோள சுழற்சியில் படிமமாக்கம், பாறை உருவாதல், கண்டத்திட்டு செயல்பாடு, எரிமலை செயல்பாடு ஆகியவை அடங்கும். நிலத்தில் உள்ள கார்பன் பாறையை அடைவதற்கு பல மில்லியன் ஆண்டுகள் தேவைப்படுகிறது.
இது போல பல மில்லியன் ஆண்டுகளாக தொடரும் மாற்றங்கள் நிலக்கோளசுழற்சி என அழைக்கப்படுகிறது. இன்னொரு கார்பன் சுழற்சி உயிர்க்கோளத்தில் நடைபெறுவதால் உயிர்க்கோள சுழற்சி எனப்படுகிறது (biosphere cycle). உயிர்க்கோள சுழற்சி என்பது ஒரு வினாடி முதல் 100 ஆண்டுகள் வரை நடைபெறும் நிகழ்வுகளை உள்ளடக்கிய குறுகிய கால சுழற்சி ஆகும். குறுகிய கால உயிர்க் கோள சுழற்சியில் ஒளிச்சேர்க்கை, சுவாசித்தல், சிதைவு, எரித்தல் இந்த நான்கு நிகழ்வுகள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.
உயிரினங்களில் பசும்பாசி, செடி, கொடி, மரங்கள் போன்ற தாவர இனமானது பச்சையத்தைக் கொண்டிருப்பதால் தங்களுக்குத் தேவையான உணவைத் தாமே தயாரித்துக் கொள்ளும் முதன்மை உற்பத்தியாளர்களாக செயல்படுகின்றன. முதன்மை உற்பத்தியாளர்கள் பச்சையத்தின் மூலம் சூரிய ஒளிஆற்றலை பயன்படுத்தி, கார்பன்-டை-ஆக்சைடு, நீர் ஆகிய மூலப்பொருட்களைக் கொண்டு ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலம் உணவுப் பொருட்களை தயாரிக்கிறது.
ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலம் மாவுப் பொருள் அதாவது ஸ்டார்ச் எனப்படும் கூட்டுச் சர்க்கரை தயாரிக்கப்படுகிறது. அதிலிருந்து புரதங்கள், கொழுப்பு, நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் இதர உயிர் மூலக்கூறுகள் தயாரிக்கப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையே உலகில் உள்ள அனைத்து உயிரிகளும் உணவு பெறுவதற்கான அடிப்படை நிகழ்வாகவும், உணவுச்சங்கிலியின் முதன்மை மூலமாகவும் உள்ளது.
ஒளிச்சேர்க்கையின் போது கார்பன் - டை - ஆக்சைடு பெருமளவு எடுத்துக் கொள்ளப்படுவதால் வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் அளவு குறைகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலமே உயிர்கள் வாழ்வதற்கான சுவாசவாயுவான ஆக்சிஜன் பெருமளவில் பெறப்படுகிறது. தாவரங்கள் எல்லா நேரத்திலும் ஒளிச்சேர்க்கையில் ஈடுபடுவதில்லை.
சூரிய ஆற்றல் கிடைக்காத போது தாவரங்கள் மற்ற உயிரிகளை போல் முற்றிலுமாக சுவாசத்தில் ஈடுபடுகின்றன.உயிர் சுவாசத்தின் போது ஆக்சிஜன் எடுத்துக்கொள்ளப்பட்டு கார்பன் - டை - ஆக்சைடானது வெளியிடப்படுகிறது. உயிர்ப் பொருட்களின் உருவாக்கம், வளர்ச்சி, சிதைவு, இவை அனைத்தையும் ஒருங்கிணைத்ததே உயிர்க்கோள சுழற்சி எனப்படுகிறது.
நிலக்கோள சுழற்சியையும், உயிர்க்கோள சுழற்சியையும் ஒருங்கிணைத்ததே கார்பன் சுழற்சி ஆகும். கார்பன் சுழற்சியின் மூலமாகத் தான் வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனின் அளவு மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது. ஆகவே புவியின் வெப்ப நிலையை நிர்ணயிக்கும் முக்கியக் காராணியாகவும் இந்தக் கார்பன் சுழற்சி உள்ளது.
300 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் ஏற்பட்ட கார்பனிஃபெரஸ் காலகட்டத்தில் காணப்பட்ட தாவரங்கள், உயிரினங்கள் யாவும் பூமிக்கடியில் புதையுண்டு போய் அதிக வெப்பம், அழுத்தம் ஆகியவற்றுக்கு உட்பட்டு படிம எரிபொருளாக மாற்றம் அடைந்துள்ளது.
அந்த படிம எரிபொருட்களை எரிக்கும் போது கார்பன் டை ஆக்சைடு வெளியேறுவதால், வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடின் அளவு அதிகரிக்கிறது.சுவாசித்தல், எரித்தல் ஆகிய இரு முக்கிய நிகழ்வுகளின் மூலம் திடவடிவில் உள்ள கார்பனானது, கார்பன்-டை-ஆக்சைடாக வாயு நிலைக்கு மாறுகிறது.
புவியின் வரலாற்றில், குறுகிய கால கார்பன் சுழற்சியும், வேகமான கார்பன் சுழற்சியும் ஒருங்கிணைந்து செயல்பட்டு கார்பன் சமநிலையானது நிலை நிறுத்தப்படுகிறது. ஆனால் மனித நடவடிக்கைகளால் அதிகரித்துள்ள படிம எரிபொருள் பயன்பாடு, நகரமயமாக்கம், காடுகள் அழிப்பு, மற்றும் பிற நில பயன்பாட்டு மாற்றங்களாலும், சூழல் மாற்றங்களாலும் வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடின் செறிவு அதிகரித்து கார்பன் சுழற்சியின் சமநிலை சீர்குலைந்துள்ளது.
மண்ணில் அதிக அளவில் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு காணப்படுகிறது.ஒரு உயிர் அல்லது ஒரு பொருள் அல்லது ஒரு சூழல் அமைப்பு கார்பன்-டை-ஆக்சைடை உட்கொள்வதைக் காட்டிலும் அதிக அளவு கார்பன்-டை-ஆக்சைடை வெளியிட்டால் அவை கார்பன் மூலங்கள் (carbon sources) என்று அழைக்கப்படுகிறது.
மண் முக்கியமான கார்பன் சேமிப்பகமாக செயல்படுகிறது. உயிர்கள் இறந்த பின் சிதைவுக்குட்படுகிறது,பொருட்கள் சிதைந்து மண்ணோடு மண்ணாகிறது. இத்தகைய சிதைவுறும் நிகழ்வில் மண்ணில் உள்ள நுண்ணுயிர்கள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன. நுண்ணுயிர்கள் சிக்கலான மூலக்கூறுகளை எளியப் பொருட்களாக சிதைவுறச் செய்து கார்பன்-டை-ஆக்சைடாக மாற்றுகிறது. கார்பன்-டை-ஆக்சைடு மண்ணில் நிலைப்படுத்துகிறது.
நுண்ணுயிரிகளால் செய்யப்படும் இந்த நிகழ்வு மண் சுவாசம் (soil respiration) எனப்படுகிறது. பொதுவாக மண் உயிரற்றப் பொருளாகப் பார்க்கப்படுகிறது.மண்ணில் நடைபெறும் செயல்பாடுகளில் 90 விழுக்காடு நுண்ணுயிரிகளால் தான் செய்யப்படுகிறது.
நுண்ணுயிரிகளும், மண் சுவாசமும் கார்பன் சுழற்சியில் முக்கியமான பங்கு வகிக்கிறது.அதன் மூலமாகத் தான் இறந்தப் பொருட்கள், இலை தளைகள் இவையெல்லாம் மக்கவைக்கப்பட்டு அதிலிருந்து பெறப்படும் கார்பன் மண்ணில் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது.
மண்ணின் கரிம கார்பன் (SOC-Soil organic carbon) என்பது மண்ணின் கரிமப் பொருட்களின் (SOM- Soil organic matter) முக்கிய அங்கமாக உள்ளது.மண்ணின் மக்கிய கரிமப்பொருளே ஹியூமஸ் எனப்படுகிறது. மண்ணில் கரிம கார்பனின் அளவு அதிகமாகும் போது அது வளமிக்க மண்ணாக இருக்கும்.
மண்ணில் கரிம மக்குப்பொருளான ஹியூமஸ் அதிகமாக இருக்கும் போது அதனால் கார்பனை அதிக அளவில் உட்கிரகித்து நிலைப்படுத்த முடியும். மக்கிய கரிமப் பொருள் செறிந்த மண்ணால் அதிகமாக தண்ணீரை உட்கிரகிக்க முடியும். மண் வளமாக இருக்கும் போது நுண்ணுயிர் சுவாசம் மூலமாக வெளியேறும் கார்பன் - டை - ஆக்சைடில் பெருமளவு மண்ணிலே நிலைப் படுத்தப்படும். மண் கரிம மக்கு இல்லாது வளம் குன்றியிருந்தால் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு வளிமண்டலத்தில் சேர்ந்துவிடும்.
வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடை திட நிலைக்கு மாற்றப்படுவதே கார்பன் நிலைப்படுத்துதல் (carbon sequestration) எனப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலம் தாவரங்கள் உணவு தயாரிக்கும் போது போது கார்பன் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது.
தாவரங்கள் வளிமண்டலத்தில் இருந்து எடுத்துக் கொண்ட எல்லா கார்பன் - டை - ஆக்சைடும் ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலமாக உணவாக தயாரிப்பதில்லை. ஒரு பகுதி வேர்கள் மூலமாக மண்ணை சென்றடைந்து மண்ணில் வாழும் நுண்ணுயிரிகளுக்கு உணவாகிறது. இறக்கும் தாவரங்களில் உள்ள கார்பனும் மண்ணில் தேக்கப்பட்டு நிலை நிறுத்தப்படுகிறது. மண்ணில் உள்ள நுண்ணுயிரிகளே கார்பன் நிலைப்படுத்தலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.
அதுமட்டுமல்லாது வளிமண்டலத்தில் 71 விழுக்காடு நைட்ரஜன் இருந்தாலும் அதை நேரடியாகத் தாவரங்களால் பயன்படுத்த முடியாது.நைட்ரஜனை நிலைப்படுத்தும் பாக்டீரியாக்கள், பூஞ்சைகள் அதன் மூலமாகத் தான் தாவரங்களால் நைட்ரஜனை எடுத்துக் கொள்ள முடிகிறது. கார்பன் சுழற்சி என்பது ஒரு தன்னிச்சையான நிகழ்வு கிடையாது.
உயிர் சுழற்சியில் நைட்ரஜனும்,பாஸ்பரஸும் முக்கியமான பங்கு வகிக்கிறது.கார்பன் சுழற்சி, நைட்ரஜன் சுழற்சி, பாஸ்பரஸ் சுழற்சி, இவை அனைத்துமே ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடன் ஒருங்கிணைந்து செயல்படுகிறது. நுண்ணுயிரிகள் இச்சுழற்சிகளில் முக்கியமான பங்கு வகிக்கிறது.
கார்பன் தேக்கம்:
உயிரினங்களோ, சூழல் அமைப்போ கார்பன்-டை-ஆக்சைடை வெளியிடுவதைக் காட்டிலும் அதிக அளவிற்கு உட்கிரகித்தால் அவை கார்பன் தேக்கம்/தொட்டி (carbon sink) என்று அழைக்கப்படுகிறது.காடுகள் கார்பன்-டை-ஆக்சைடை வெளியிடுவதைக் காட்டிலும் அதிக அளவில் உட்கிரகித்துக் கொள்கிறது.
ஆகவே காடுகள், மரங்கள் ஆகியவை கார்பன் சேமிப்பகங்களாக செயல்படுகிறது. கார்பன்-டை-ஆக்சைடு கார்பன்மூலங்களிலிருந்து கார்பன் சேமிப்பகங்களுக்கு தொடர்ந்து பரிமாற்றம் செய்யப்படுவது கார்பன் சுழற்சியில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. புல்வெளிகள், தாவரங்கள்,கடல் நீர், மண் ஆகியவை அனைத்துமே கார்பன் சேமிப்பகங்களாக செயல்படுகிறது.
கார்பன் மூலம்:
ஒரு சூழல் அமைப்பு கார்பன்-டை-ஆக்சைடை உட்கிரகிப்பதைக் காட்டிலும் அதிக அளவிற்கு கார்பன்-டை-ஆக்சைடை வெளியிட்டால் அவை கார்பன் மூலம் (carbon source) என்று அழைக்கப்படுகிறது. கார்பன் மூலங்களுக்கும், கார்பன் தேக்ககங்களுக்கும் இடையில் கார்பனானது தொடர் பரிமாற்றத்துக்கு உட்படுகிறது.
கார்பன் தேக்ககங்களை எரிக்கும் போது அதிலிருந்து கார்பன்-டை-ஆக்சைடு அதிகம் வெளியேற்றப்படுகிறது.அப்போது அவை கார்பன் சேமிப்பகமாக செயல்படாமல் கார்பன் மூலமாக செயல்படுகிறது. காடானது கார்பன் சேமிப்பகமாக செயல்படுகிறது. அதே காட்டை எரிக்கும் போது கார்பன் மூலமாக செயல்படுகிறது.
இவ்வாறு அக, புறக் காரணிகளை பொருத்து ஒரு சூழலானது கார்பன் சேமிப்பகமாகவோ, கார்பன் மூலமாகவோ, செயல்படுகிறது. நாம் வரலாற்று அடிப்படையில் பார்க்கும் போது படிம எரி பொருட்கள் கார்பன் சேமிப்பகங்களாகத் தான் செயல்பட்டுள்ளன. பல்லாயிரக் கணக்கான ஆண்டுகளாக பூமிக்கடியில் பெருமளவிலான கார்பன் நிலைப்படுத்தி வைக்கப்பட்டுள்ளது.
ஆனால் பல்லாயிரக் கணக்கான ஆண்டுகளில் உருவாக்கப்பட்ட கார்பன் சேமிப்பகங்களை ஆற்றலுக்காக பயன்படுத்தும் போது அவை கார்பன் சேமிப்பகமாக செயல்படாமல் கார்பன் மூலமாக மாற்றப்படுகிறது.அதனால் தான் ஒரு காலத்தில் கார்பன் சேமிப்பகங்களாக செயல்பட்ட படிமப் பாறைகள் மனித நடவடிக்கைகளால் கார்பன் மூலங்களாக மாற்றப்பட்டுள்ளன.
கடலில் கார்பன் சுழற்சி:
உலகில் நான்கில் மூன்று பகுதி கடலால் சூழப்பட்டிருக்கிறது.கடல் நீர் கார்பன் சேமிப்பகங்களாக செயல்படுகிறது. ஒவ்வொரு ஆண்டும் வளிமண்டலத்திலிருந்து சுமார் 92 ஜிகாடன் கார்பன் - டை - ஆக்சைடு கடலால் உட்கிரகிக்கப்படுகிறது. 30 விழுக்காட்டிற்கு மேல் கார்பன் - டை - ஆக்சைடு கடலில் சேமிக்கப்பட்டுள்ளது.
கடல் அலை,கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் அளவு, காற்று அடிக்கும் திசை, வேகம், கடல் நீரின் வெப்ப நிலை, என பல்வேறு காரணிகள் கடலில் எவ்வளவு கார்பன் டை ஆக்சைடு கலக்கிறது என்பதை நிர்ணயிக்கிறது. கடலின் மேல் பரப்பில் உள்ள தண்ணீரில் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு கரைகிறது.நீரில் கலந்த கார்பன் டை ஆக்சைடை கடல் வாழ் உயிரினங்கள் எடுத்துக் கொள்கின்றன.
கடலில் ஏற்படும் கார்பன் சுழற்சியில் மூன்று நிகழ்வுகள் முக்கியப் பங்குவகிக்கின்றன.முதலாவதாக கடலில் காணப்படும் நீர் சுழற்சியில் இரு முக்கிய கீழ்விழும் நீரோட்டமும், மேலெழும் நீரோட்டமும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. கீழ்விழும் நீரோட்டத்தின் போது (downwelling) கடலின் மேலுள்ள அடர்த்தி அதிகமான குளிர்ந்த நீர் கீழே பாய்கிறது.
கீழிருந்து குளிர்ந்த நீர் வெப்ப பரிமாற்றத்தின் மூலம் வெப்ப சமநிலையை ஏற்படுத்த மேலே எழும்புவதை மேல்எழும்பும் நீரோட்டம் எனப்படுகிறது. கீழ்விழும் நீரோட்டம், மேல்எழும்பும் நீரோட்டம் இரண்டுமே கடலின் நீர் சுழற்சியிலும், கார்பன் சுழற்சியிலும் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. கீழ்விழும் நீரோட்டத்தின் போது கடல் நீரின் மேல் பரப்பில் உள்ள கார்பன்-டை-ஆக்சைடு கீழ்பகுதியை அடைந்து கடல் வாழ் உயிரினங்களால் உட்கிரகிக்கப்படுகிறது.
மீதம் உள்ள கார்பன்-டை-ஆக்சைடு கடலின் அடியில் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது. கடற்கரையோரப் பகுதிகளில் வெப்பநிலை அதிகமாகும் போது கடல் நீர் விரிவடைகிறது. கீழுள்ள குளிர்ந்த நீர் மேல்எழும்பி வெப்ப பரிமாற்றத்தின் மூலம் வெப்பசமநிலையை ஏற்படுத்துகிறது. இதன் மூலம் கீழுள்ள கரிமப் பொருட்கள் மேற்பரப்புக்கு கொண்டுவரப்பட்டு உணவாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது.
கீழ்விழும் நீரோட்டம், மேல்எழும்பும் நீரோட்டம் ஆகிய இரண்டுமே கார்பன் சமநிலையையும், கடலின் உணவு சங்கிலியின் சமநிலையையும் காப்பதில் முக்கியமான பங்கு வகிக்கிறது. ஆனால் புவிவெப்பமாதலால் தற்போது கடலின் மேலடுக்கு அதிக உப்புடன் அடர்த்தி அதிகமாக உள்ளதால் மேல்எழும்பும் நீரோட்ட நிகழ்வு தடைபட்டு நீர்சுழற்சியும், கார்பன் சுழற்சியும் பாதிக்கப்பட்டுள்ளது.
இரண்டாவதாக கடலில் பெருமளவில் காணப்படும் பசும்பாசிகளே கடலில் முதன்மை உற்பத்தியாளராக உள்ளன. இவையல்லாது கடல் நீர் தாவரங்களும் முதன்மை உற்பத்தியாளராக செயல்படுகின்றன. உலகளவில் 50 விழுக்காடு ஆக்சிஜன் கடலிலிருந்தே பெறப்படுகிறது.
கடலின் முதன்மை உற்பத்தியாளர்கள் தண்ணீரில் கரைந்துள்ள கார்பன் டை ஆக்சடை எடுத்துக் கொண்டு உணவுப் பொருட்களைத் தயாரிக்கிறது. பசும்பாசிகளை பல கடல் வாழ் உயிரினங்கள் உணவாகக் கொள்கின்றன.இது போக இறக்கும் பசும்பாசிகள் கடலுக்கடியில் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது.
மூன்றாவதாக, கார்பன் - டை - ஆக்சைடு கடல் நீருடன் கலக்கும் போது பை கார்பனேட் அயனி உருவாகிறது. கடலில் உள்ள மேலே ஓடுடைய உயிரினங்களான சிப்பி, கிழிஞ்சல்கள், நட்சத்திரமீன் போன்ற முட் தோலிகள், போன்ற பல்வேறு கடல் வாழ் உயிரினங்களில் கடினமான ஓடு உருவாவதற்கும், முட்டை ஓடு உருவாவதற்கும், கடல் வாழ் உயிரினங்களின் எலும்பு, உடல் உள்கட்டமைப்பிற்கும், பராமரிப்புக்கும் கால்சியம் கார்பனேட் முதன்மையாகத் தேவைப்படுகிறது. கால்சியம் கார்பனேட் உருவாவதற்கு கார்பனேட் அயனி முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
கார்பனேட் அயனி கால்சியத்துடன் இணையும் போது தான் ஓடு, எலும்பு ஆகியவை உருவாக்கப்படும். இத்தகைய ஓடுடைய, எலும்புகளுடைய உயிரினங்கள் இறந்தபிறகு அவை கடல் ஆழத்தில் போய் தேக்கப்படுகிறது. இவையே காலப் போக்கில் லைம் ஸ்டோன் எனப்படும் சுண்ணாம்புப் பாறையாக மாறுகிறது.
அந்த சுண்ணாம்புப் பாறையிலிருந்து தான் மார்பிள் உருவாகிறது. இத்தகைய மூன்று முக்கிய நிகழ்வுகளால் கடல் ஒரு கார்பன் தேக்ககமாக செயல்படுகிறது.வளிமண்டலத்தில் கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் அளவு அதிகமானதால் கடல் நீரிலும் கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் அளவு அதிகரித்து கடல் நீர் 30 விழுக்காட்டிற்கு மேல் அமிலமயமாக்கப்பட்டுள்ளது.
கடல் நீரின் அமிலமயமாக்கத்தால் கால்சியம் கார்பனேட்டின் அளவு குறைவதால் கடல் விலங்குகளின் மேலோடு, முட்டை ஓடு ஆகியவற்றின் உருவாக்கமும், உள்கட்டமைப்பும், எலும்புகளின் உருவாக்கமும் வளர்ச்சியும் தடைபடுகிறது. அதனால் கடல் உயிரினங்களின் வளர்ச்சி குன்றியுள்ளது.
கடம் அமிலமாக்கத்தால் பவளப்பாறைகள் நிறமிழந்துள்ளன. இவ்வாறு பல்வேறு விதமாக கார்பன் சுழற்சியின் சமநிலை பாதிக்கப்படுவதால் கடல் உயிரினங்களின் இயல்பான வளர்ச்சி அச்சுறுத்தப்பட்டுள்ளது. மேற்குறிப்பிட்ட மூன்று நிகழ்வுகளும் கடல் நீரின் கார்பன் சுழற்சியில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.
புவியில் உயிரினங்களும் காடு, கடல்,மண் போன்ற பல்வேறு உயிர்ச் சூழல்களும் கார்பனை நிலைப்படுத்துதலில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.வளிமண்டலத்தில் முதன்மையான பசுங்குடில் வாயுவான கார்பன் - டை - ஆக்சைடின் அளவைக் குறைப்பதற்கு கார்பன் சேமிப்பகங்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரித்து கார்பன் நிலைப்படுத்துதலின் அளவை கணிசமாக உயர்த்தவேண்டும்.
அதற்கு நாம் அதிக அளவில் காடுகள் வளர்வதற்கான சூழலையும், புல்வெளிகளையும் ஏற்படுத்த வேண்டும். சதுப்பு நிலங்களை சீரமைத்து பராமரிப்பதனாலும் பவளப்பாறைகளை சீரமைத்து பாதுகாப்பதாலும் கார்பன் நிலைப்படுத்துதலை அதிகரிக்க முடியும், மூடாக்கின் மூலம் மண்ணின் கரிம மக்குப் பொருட்களை, ‘ஹியூமஸை’ அதிகப்படுத்தி மண் வளத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலம் மண்ணின் கார்பன் நிலைப்படுத்தும் ஆற்றலை அதிகரிக்க முடியும்.
கார்பன் சேமிப்பகங்களை செயற்கையாகவும் உருவாக்க முடியும். தொழில் நுட்பங்கள் மூலமாக வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடை திட வடிவில் நிலைப்படுத்தி, புவிக்கடியிலும், பாறை இடுக்குகளிலும் சேமிப்பதற்கான முயற்சிகளும் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன. நிலக்கரியிலிருந்து மின்னாக்கம் செய்யப்படும் போது வெளியேறும் கார்பன் டை ஆக்சைடை வளிமண்டலத்தில் விடாமல் குழய்களின் மூலமாக சேமித்து பூமிக்கடியில், பாறைகளுக்கடியிலும் தேக்கப்படுகிறது.
இவ்வாறு நிலக்கரியிலிருந்து பெறப்படும் மின்சாரம் தூய ஆற்றல் (Clean energy) என அழைக்கப்படுகிறது. எந்தெந்த இயற்கை நிகழ்வுகளின் மூலம் கார்பன் - டை - ஆக்சைடு குறைக்கப்படுகிறதோ அதே நிகழ்வுகளை செயற்கையாக ஏற்படுத்துவதற்கான முயற்சிகளும் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன.
சுண்ணாம்புப் பாறைகள் மூலமாக அதிகளவில் கார்பன் - டை - ஆக்சைடை நிலைப்படுத்த முடியும் என்பதால் செயற்கையான முறையில் சுண்ணாம்புப் பாறைகளின் உருவாக்கமும் தூண்டப்படுகிறது. கடல் நீரில் இரும்புத் தாதுக்களை சேர்ப்பதன் மூலமாக கடல் உயிரினங்களின் வளர்ச்சியை அதிகப்படுத்துவது, கடல் உயிரிகளின் வளர்ச்சியால் கார்பன் - டை - ஆக்சைடு அதிகளவில் நிலைப்படுத்தப்படுவதால் வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் அளவு குறையும்.
செயற்கை மரம், செயற்கை இலை, செயற்கையாக ஒளிச்சேர்க்கையை ஏற்படுத்தி அதன் மூலம் கார்பன் டை ஆக்சைடின் அளவை குறைப்பதற்கான முயற்சிகளில் விஞ்ஞானிகள் ஈடுபட்டு வருகிறார்கள்.
காலநிலை மாற்றத்தால் நிகழ இருக்கும் பேரழிவுகளை தவிர்க்க உடனடியாக நாம் பசுங்குடில் வாயுக்களின் வெளியேற்றத்தை பெருமளவிற்கு குறைப்பதற்கான நடவடிக்கைகளில் ஈடுபடவேண்டும்.
சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள்,வாழ்விடங்களை அதிக அளவில் கார்பன் - டை - ஆக்சைடை உட்கிரகிக்கும் இயற்கையான கார்பன் தேக்ககங்களாகச் செயல்படுமாறும், அவை கார்பன் - டை - ஆக்சைடை அதிகம் வெளியிடும் மூலங்களாக செயல்படாதவாறும் அவற்றை பராமரித்து பாதுகாக்க வேண்டும். நாம் அனைவரும் கார்பன் சுழற்சியின் சமநிலையை மீட்டெடுத்து உயிர்க்கோளத்தைப் பாதுகாக்க வேண்டும்.
(தொடரும்)
- சமந்தா