કાર્બન ચક્ર

કાર્બન ચક્ર (Carbon Cycle) એ પ્રકૃતિની સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને સંતુલિત પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે. પૃથ્વી પરના તમામ જીવંત સજીવોનો આધાર કાર્બન છે (જેમ કે કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, પ્રોટીન, ડીએનએ અને ચરબી). આ ચક્ર દ્વારા કાર્બન પૃથ્વીના વાતાવરણ, સમુદ્ર, જીવંત સજીવો અને પૃથ્વીના પેટાળ (ખડકો) વચ્ચે સતત ફરતો રહે છે. નાઇટ્રોજન ચક્રની જેમ જ, કાર્બન ચક્ર પણ વિવિધ તબક્કાઓમાં વહેંચાયેલું છે:

૧. પ્રકાશસંશ્લેષણ (Photosynthesis)

આ કાર્બન ચક્રનો સૌથી મહત્વનો તબક્કો છે જ્યાં વાતાવરણમાંથી કાર્બન જીવસૃષ્ટિમાં પ્રવેશે છે. વનસ્પતિઓ, વૃક્ષો અને સમુદ્રમાં રહેલા ફાઇટોપ્લાંકટોન (એક પ્રકારની લીલ) વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) વાયુને શોષી લે છે. સૂર્યપ્રકાશ અને પાણીની હાજરીમાં, તેઓ આ CO2 નો ઉપયોગ કરીને પોતાનો ખોરાક (ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ) બનાવે છે. આ રીતે, વાતાવરણનો અકાર્બનિક કાર્બન જૈવિક (કાર્બનિક) સ્વરૂપમાં ફેરવાય છે.

૨. ઉપભોગ અને સ્વાંગીકરણ (Consumption and Assimilation)

જ્યારે શાકાહારી પ્રાણીઓ આ વનસ્પતિઓ ખાય છે, ત્યારે વનસ્પતિમાં રહેલો કાર્બન તેમના શરીરમાં પ્રવેશે છે. ત્યારબાદ, જ્યારે માંસાહારી પ્રાણીઓ શાકાહારીઓનો શિકાર કરે છે, ત્યારે આ કાર્બન આગળની આહાર શૃંખલામાં (Food Chain) ટ્રાન્સફર થાય છે. તમામ સજીવો આ કાર્બનનો ઉપયોગ પોતાના શરીરના વિકાસ, કોષોના નિર્માણ અને ઊર્જા મેળવવા માટે કરે છે.

૩. શ્વસન (Respiration)

જેમ વનસ્પતિઓ વાતાવરણમાંથી કાર્બન લે છે, તેમ સજીવો તેને પાછો પણ આપે છે. પૃથ્વી પરના તમામ જીવંત સજીવો (વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓ બંને) જીવંત રહેવા માટે શ્વસન કરે છે. આ પ્રક્રિયામાં, સજીવો ઊર્જા મેળવવા માટે તેમના શરીરમાં રહેલા ગ્લુકોઝ (ખોરાક) ને તોડે છે. આ રાસાયણિક પ્રક્રિયાની આડપેદાશ તરીકે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) ઉત્પન્ન થાય છે, જે ઉચ્છવાસ દ્વારા ફરીથી વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે.

૪. વિઘટન (Decomposition)

જ્યારે વનસ્પતિઓ, વૃક્ષો કે પ્રાણીઓ મૃત્યુ પામે છે, ત્યારે તેમના મૃતદેહો જમીન પર પડે છે. જમીનમાં રહેલા બેક્ટેરિયા અને ફૂગ (જેમને વિઘટકો કહેવાય છે) આ મૃત સજીવો અને તેમના ઉત્સર્ગ દ્રવ્યો (જેમ કે પ્રાણીઓનું મળ) નું વિઘટન કરે છે. આ વિઘટનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, મૃતદેહોમાં સંગ્રહિત જટિલ કાર્બનિક સંયોજનો તૂટે છે અને કાર્બન ધીમે ધીમે CO2 અથવા મિથેન (CH4) વાયુ સ્વરૂપે વાતાવરણમાં અથવા જમીનમાં પાછો ભળે છે.

૫. અશ્મિભૂત બળતણ અને દહન (Fossil Fuels and Combustion)

લાખો વર્ષો પહેલાં, મોટા જંગલો અને સમુદ્રી સજીવો મૃત્યુ પામીને જમીન કે સમુદ્રના પેટાળમાં દટાઈ ગયા હતા. પૃથ્વીના પેટાળમાં ઓક્સિજનની ગેરહાજરી અને અતિશય ગરમી તથા દબાણને કારણે, આ મૃત સજીવો ધીમે ધીમે અશ્મિભૂત બળતણ (જેમ કે કોલસો, પેટ્રોલિયમ/ખનીજ તેલ અને કુદરતી ગેસ) માં ફેરવાઈ ગયા. આ બળતણમાં લાખો વર્ષોથી કાર્બન સંગ્રહિત છે. આજે મનુષ્યો વાહનો ચલાવવા, ફેક્ટરીઓ માટે અને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે આ અશ્મિભૂત બળતણને બાળે છે (દહન કરે છે). આ દહનની પ્રક્રિયાથી તેમાં સંગ્રહિત વિશાળ માત્રામાં કાર્બન ખૂબ જ ઝડપથી CO2 સ્વરૂપે વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે.

૬. સમુદ્રી કાર્બન ચક્ર (Oceanic Carbon Cycle)

સમુદ્રો પૃથ્વીના સૌથી મોટા ‘કાર્બન સિંક’ (કાર્બન શોષક) છે. વાતાવરણમાં રહેલો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સીધો જ સમુદ્રના પાણીમાં ઓગળી જાય છે (પ્રસરણ દ્વારા). આ ઓગળેલા CO2 નો ઉપયોગ દરિયાઈ વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે કરે છે. તદુપરાંત, ઘણા દરિયાઈ જીવો (જેમ કે શંખ, છીપલાં અને પરવાળા) પાણીમાં ઓગળેલા કાર્બનનો ઉપયોગ કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (Calcium Carbonate) ના કવચ (Shells) બનાવે છે. જ્યારે આ જીવો મૃત્યુ પામે છે, ત્યારે તેમના કવચ સમુદ્રના તળિયે જમા થાય છે અને લાખો વર્ષોની પ્રક્રિયા બાદ તે ચૂનાના પથ્થર (Limestone) જેવા ખડકોમાં ફેરવાય છે. આ રીતે, સમુદ્ર અને ખડકો લાંબા સમય સુધી કાર્બનને સંગ્રહી રાખે છે. જ્યારે જ્વાળામુખી ફાટે છે, ત્યારે આ ખડકોમાંથી થોડો કાર્બન ફરીથી વાતાવરણમાં આવે છે.

આમ, પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા કાર્બન વાતાવરણમાંથી ખેંચાય છે અને શ્વસન, વિઘટન તથા દહન દ્વારા ફરીથી વાતાવરણમાં પહોંચે છે, જેનાથી પ્રકૃતિનું સંતુલન જળવાઈ રહે છે. પરંતુ હાલમાં માનવીય પ્રવૃત્તિઓ (જેમ કે જંગલો કાપવા અને વધુ પડતું બળતણ બાળવું) ને કારણે વાતાવરણમાં કાર્બનનું પ્રમાણ વધી રહ્યું છે, જે ગ્લોબલ વોર્મિંગનું મુખ્ય કારણ છે.