Дыхание Жизни

Земля обернута в тонкой, свободной раковине газов - который мы называем атмосферой. Соединение газов, которые составляют атмосферу, изменилось очень по эрам.

Фламандский алхимик и врач по имени Johann Baptista van Helmont были первым человеком, который обнаружит, что воздух, который мы вдыхаем, не является одним единственным веществом, но смесью веществ. В рукописи, изданной после его смерти в 1644, он спорил, основанный на его экспериментах, что невидимый "дух" вился от каждых из пузырящихся фляг в его алхимической лаборатории, и от каждого из красных углей в его печах. "Я называю этот Дух, неизвестный до настоящего времени, новым названием Газа," он написал - чеканка слова от фламандского произношения греческого слова "хаос". Один из газов, которые он обнаружил, был углекислым газом, газ, который теперь создает хаос на глобальном уровне.

Начиная с открытия Helmont's фургона мы сообразили, через научное экспериментирование и постоянные измерения, тот углекислый газ почти всюду. К 1950-ым Чарльз Keeling, работающий под покровительством Калифорнийского Института Технологии, начал обширное прослеживание уровней углекислого газа на планете. Он признал образец, который ускользнул от других: концентрация углекислого газа, всегда понижаемая как солнце, повысилась в небе, и затем в - смятый, поскольку солнце понижалось. Счет остался высоким всю ночь, достиг нижнего предела днем, и начал подниматься снова после заката.

Цикл жизни становился более очевидным для научного сообщества: каждый день, как повышения солнца, каждая зеленая вещь на планете - от капусты скунса до плауна - начинает вдыхать углекислый газ, для использования в фотосинтезе. Поскольку заводы вдыхают, количество газа в воздухе начинает понижаться.

Фотосинтез, буквально, "строит со светом." Процесс здания имеет место в ячейках завода в пределах хлоропластов запроса органоидов. В каждом choloroplast заводы ломают обособленно молекулы углекислого газа в углерод и кислород. Они также ломают молекулы воды в водород и кислород. Тогда они соединяют большинство этих атомов назад в новых комбинациях, чтобы построить простой сахар как глюкоза, выбрасывая часть кислорода как "хлам". Процесс требует устойчивых поставок солнечного света для энергии, и устойчивых поставок углекислого газа и воды для сырья.

Ко дню заводы взяли много углекислого газа из атмосферы. В то же самое время, однако, заводы деловито едят сахар, который они сделали для себя. Это - метаболический процесс дыхания. Дыхание означает буквально "дышать назад, дуть назад;" это - форма сгорания, очень медленный ожог, который потребляет кислород и производит углекислый газ.

Дыхание, с другой стороны, работает и дневная смена и ночная смена. В четыре часа утром - в то время как устьица закрыты и зеленые листья не принимают фактически углекислого газа - листья все еще дышат, унося назад углекислый газ к воздуху. В завершении большинство периоды двадцати четырех часов, большинство заводов "заимствовало от и возвратилось к" атмосфере о том же самом количестве углекислого газа.

Этот "дыхательный цикл" очевиден всюду по жизни растений на планете: один раз в день заводы и деревья дышат. (Животные, включая людей, не являются естественной частью этого цикла. У них нет никакого cholorplasts, таким образом они получают свою энергию и свое сырье при еде заводов, и при еде животных, которые съели заводы, и вдыхая кислород, выпущенный заводами).

Так?

Таким образом этот естественный дыхательный цикл жизни растений земли - главный фактор в одной из главных экологических проблем, стоящих перед планетой: парниковый эффект.

Это - атмосфера, которая держит нас теплыми; космос - очень холодное место, и это - слои газов, которые обертывают планету, которые защищают нас от замораживания. В этом смысле газы Земли походят на стеклянные стены оранжереи.

Газы, у которых есть самый высокий объем в атмосфере, не являются газами, у которых есть самый сильный парниковый эффект. У азота и кислорода - которые составляют 99 % атмосферы - нет почти никакого парникового эффекта вообще. Три газа, которые ДЕЙСТВИТЕЛЬНО имеют главный эффект, являются водным паром, углекислым газом, и озоном.

Как азот и кислород, эти три газа почти совершенно прозрачны к солнечному свету что потоки к Земле от Солнца. Однако, водный пар, углекислый газ, и озон частично непрозрачны к инфракрасной радиации высокой температуры, которая повышается с сожженного на солнце основания.

Когда эта инфракрасная радиация ударяет водный пар, углекислый газ или молекулы озона, молекулы испускают энергию в форме большего количества инфракрасных лучей. В некотором смысле, каждая молекула углекислого газа в атмосфере походит на темную звезду, сияющую во всех указаниях - вниз, и боком. Таким образом, невидимые лучи энергии передают назад и вперед много раз между атмосферой и слоями планеты прежде, чем энергия наконец будет мигрировать к вершине атмосферы и спасения в вакуум космоса.

Это - парниковый эффект в ореховой скорлупе: темные лучи заставляют отскочить вокруг внутренней части атмосферу много раз прежде, чем им наконец удастся просочиться в космос. Водный пар, углекислый газ, и озон - редкий, хотя они - превращают воздух в мире в гигантскую ловушку высокой температуры. И в течение миллиардов лет, жизнь на Земле зависела от этой специфической собственности этих трех газов (и немногие другие, которые еще более редки), чтобы держать приемлемую планету.

Уровень углекислого газа в атмосфере - жизненный компонент в естественном цикле жизни планеты и форм жизни, которые это содержит; если количество углекислого газа изменяется слишком много, результаты на планете могли бы быть пагубными. Мелкое снижение, ученые обнаружили, могло охладить всю планету, и, возможно, было силой позади последнего Ледникового периода.

Но каковы эффекты повышения счета углекислого газа? Уже 1890-ые, ученые предсказали, что это изменение могло очень хорошо нагреть планету к высотам вне всего человеческого опыта. Это стало увеличивающимся ясный, что проблема лежит не в возможном понижении в уровнях углекислого газа, а в повышении - основанный на новой технологии, которая вводила тонны углекислого газа в атмосферу - который изменит атмосферу непосредственно. Любое изменение в атмосфере, по необходимости, изменило бы циклы жизни непосредственно.

Здесь снова, фотосинтез и дыхание идут различным барабанщикам. Фотосинтез - главным образом вещь лета. Это начинается в апреле, пики в июне, и понижает близкий ноль в октябре, когда есть слишком мало солнечного света. Другими словами, это бежит трудно во время легкой части года и почти уходит во время темной части года.

Каждый год, когда зеленые вещи вдыхают углерод, чтобы произвести зародыши, выстрелы, листья и стебли, биосфера вдыхает. Когда падение листьев и формовщик на основании, биосфера выдыхает. В самых красивых, регулярных и глобальных циклах в природе сама планета берет одно дыхание год. Именно тот образец дыхания был помещен в опасности повышением уровней углекислого газа.

Атмосферные графы в течение лет с 1950-ых показывают категорический образец: каждую осень, есть повышение отчета. Каждое лето, в отчете есть падение. Каждую зиму, высокое выше, чем это была зима прежде. Воздействие ясно.

Дыхание жизни на этой планете изменяется. С 1970-ых дыхание биосферы больше не является регулярным. Ингаляции Земли и выдохи, кажется, становятся больше и большими. Мы знаем, что это случается, но мы не уверены, почему, и мы не уверены, каков долгосрочный эффект будет. Мы действительно знаем, что количество углекислого газа в воздухе повышается.

Повышение углеродистых уровней не было - вопреки популярному мнению - недавний случай, хотя наша постоянно увеличивающаяся технология сделала ситуацию хуже с каждым мимолетным десятилетием. Внутренний двигатель внутреннего сгорания был изобретен в 1860-ых - дни нашей великой бабушки и дедушки. Это было начало Промышленной революции, и в 1860, мы выпустили приблизительно 93 миллиона тонн углерода в воздух.

Между 1860 и 1958, промышленность сожгла ископаемое топливо по норме, которая удвоилась каждые два десятилетия или так, вводя в общей сложности больше чем 76 миллиардов тонн углерода в воздух. Почти 80 миллиардов тонн углерода вошли в воздух между 1860 и 1960. С 1960, другой 80 миллиардов тонн был добавлен. Потребовалось сто лет, чтобы выпустить первую половину углерода окаменелости, найденного в атмосфере сегодня; потребовалось меньше чем тридцать лет, чтобы выпустить так много снова. Люди теперь выпускают больше чем 5 миллиардов тонн углерода в воздух каждый год.

Промышленная революция бросила человеческую сферу в разгар; люди начали жечь больше угля и древесного угля, чтобы питать двигатели и к чувствовавшей запах стали, чтобы сделать больше двигателей. Они обжигали раковины моллюска и известняк, чтобы сделать известь для бетона для все большего количества фабрик, городов, дорог между городами. Они построили лучшие двигатели, которые действительно более работали, и они накормили их большим количеством угля, нефти, и природного газа, в в бурном темпе углекислого газа, который все еще строит сегодня. В действительности, каждый человек на планете теперь сгребает одну тонну углерода в воздух каждый год.

Температура планеты может повышаться также. Эти два изменения в атмосфере, как предполагают, вызвали изменение в дыхательном цикле жизни; это имеет смысл, который изменения, которые имеют место на планете, разоблачили бы сначала в дыхании планеты непосредственно, которая является великим суммированием всего действия жизни на Земле.

С каждым годом, который проходит, geochemists обнаруживают все больше изменений в работах планеты, и пробуют - отчаянно - чтобы выяснить то, что все это означает. Не распутывая причину и следствие, они не могут все согласиться, что изменения тревожны. С дыханием мира они - несколько из предлагаемых перспектив:

РОСТ. Зеленые заводы биосферы КАК дополнительный углекислый газ мы помещаем в воздух. Это дает им больше сырья для фотосинтеза. Каждый год биосфера становится больше; потому что это больше, это берет в большем количестве углекислого газа. Это вдыхает все более глубоко.

РАСПАД: биосфера распадается быстрее чем прежде. Каждую зиму есть все больше дыхания. Каждый год это вдыхает немного больше. Все больше "материала жизни" распутывает и возвращается к воздуху.

РОСТ И РАСПАД: Оба могут ускоряться. Большая биосфера, как ожидали бы, вдохнет и выдохнет более глубоко. Каждое лето есть больше заводов, чтобы вдохнуть газ; каждую зиму может быть больше растений и животных, чтобы пожрать, и de - составляют фрукты лета.

ВЫБОР ВРЕМЕНИ: Некоторые говорят, что изменение не может быть объяснено или с ростом или с распадом. Дыхание мира изменяется слишком быстро для этого. Что - то еще продолжается; некоторые предполагают, что наращивание углекислого газа в атмосфере может изменять выбор времени или фотосинтеза или дыхания или обоих. Если бы их календарные планы работы изменяют положения на календаре, который также изменил бы дыхание мира.

Технологические оптимисты имеют тенденцию чувствовать, что Земля дышит более глубоко. Биосфере НРАВИТСЯ дополнительный углекислый газ. К этой перспективе процветает жизнь на планете Земле.

Технологические пессимисты имеют тенденцию чувствовать, что дыхание жизни трудится - каждый год более тяжелый чем год прежде. Биосфера исчерпывает дыхание; Земля задыхается.

Были мы, чтобы картировать уровни углекислого газа на планете, поскольку они теперь, и поскольку они были бы без Промышленной революции, у нас будет ясная картина того, что мы сделали от имени продвижения. Одна линия показала бы природное равновесие; другой показал бы наши разновидности в процессе выведения из равновесия природы.