مقارنة بين دورة الماء ودورة الكربون

الفرق بين دورة الماء ودورة الكربون

تعد دورة الماء ودورة الكربون كلاهما دورات في نظام البيئة، حيث يطلق عليهما اسم دورة البيوجيوكيميائية. وهذا يعني أنها مواد تتحرك بين أجزاء حيوية تمثلها الكائنات الحية والأجزاء غير الحية التي تمثلها الغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي الموجودين في كوكب الأرض. ويتميز كلا منهما بأنه دورة مغذية حيث يتم نقل العناصر الغذائية كالماء والكربون بينهما

وبذلك فإن مقارنة دورة الماء ودورة الكربون تتركز في أن:

1. الماء يمر بعملية تسمى عملية التبخر.
2. يحدث تحويل الكربون من الكائنات الحية إلى الغلاف الجوي بشكل طبيعي.

• أولاً دورة المياه

يمكن وصف دورة الماء على أنها العملية التي يتحول فيها الماء من سطح المحيطات والأنهار والبحيرات إلى بخار ماء عن طريق التبخر الذي يحدث بفعل أشعة الشمس، ويتحول بعد ذلك إلى شكله المعتاد.

يمكن للثلج والجليد أن يتحولا إلى بخار الماء أيضًا عن طريق عملية تسمى التبخر، حيث يتبخر الماء من النباتات إلى الغلاف الجوي، ويطلق العلماء على هذه العملية اسم التبخر.

يتم تحويل بخار الماء الذي يرتفع عالياً في الغلاف الجوي إلى قطرات ماء عن طريق عملية التكثيف التي تحدث عندما يتم تبريد البخار.

عندما تتحول قطرات الماء إلى بلورات من الجليد الثقيلة جدا، فإنها لا تستطيع البقاء في الهواء، وتسقط على الأرض مثل المطر والثلج وأنواع أخرى من التساقط

تعاني مناطق المياه المختلفة، بما في ذلك الأنهار والبحيرات والمحيطات، من حالات تبخر عالية، وتتميز الغابات والمستنقعات بالقدرة على امتصاص الكربون من الغلاف الجوي وتخزينه، والمحيطات على الأرض تفعل الشيء نفسه ولكن بطريقة أكثر تأثيرًا.

السحب تتسبب في هطول الأمطار في جميع أنحاء العالم، ويتسبب هطول الأمطار الغزيرة بشكل متكرر في المناطق ذات الجبال الكبيرة بالأخص.

عندما يسقط المطر، تتمكن التربة من امتصاص المياه وتصريفها، ثم يمكن للمياه البقاء مخزنة في التربة أو التدفق إلى الأنهار والبحيرات والمحيطات، أو بقاء سطح التربة مبتلًا. وتواجه المياه نوعين من التربة خلال رحلتها، وهما:

1. التربة ذات القوام الرملي هي التربة القابلة للنفاذ، وتساعد هذه التربة في تجفيف الأمطار بسرعة كبيرة عند هطول الأمطار.
2.  تسبب التربة الطينية بطء تصريف المياه عبر التربة، بينما لا يسمح بعض أنواع التربة والصخور بأي تصريف للمياه على الإطلاق، وهذا ما يجعلها تصنف كتربة غير نفاذة.

• ثانياً دورة الكربون

يتم استخدام الضوء لسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتحويله إلى غذاء للنبات، مما يساعد على نموه.

يتم نقل الكربون من النباتات إلى الحيوانات، وتتم إطعام الحيوانات التي يتغذون على النباتات بالكربون الذي يتواجد فيها.

يتم نقل الكربون من النباتات والحيوانات إلى التربة، حيث تتحلل أجسامها وأخشابها وأوراقها بعد موتها، مما يساعد على وصول الكربون إلى الأرض.

ينتقل الكربون من الكائنات الحية إلى الغلاف الجوي، وتخلص الحيوانات والنباتات من ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التنفس، بينما يتنفس البشر ثاني أكسيد الكربون (CO2).

يتم نقل الكربون من الوقود إلى الغلاف الجوي عند حرق الوقود، ويتم ذلك بشكل خاص من الوقود الأحفوري المستخدم في محطات الطاقة والسيارات والشاحنات، ويدخل معظم الكربون إلى الغلاف الجوي على هيئة غاز ثاني أكسيد الكربون.

ينتقل الكربون من الغلاف الجوي إلى المحيطات، ثم يذوب الكربون في الماء في النهاية.

يتم تخزين كميات كبيرة من الكربون في الكتلة الحيوية الخشبية، وينتهي جزء منها كمواد عضوية في نفايات أرض الغابات وفي التربة، ويمكن أن تتأثر كمية الكربون المخزنة في الغابات بعدد من التأثيرات البشرية والطبيعية، وتعبر الألوان التي تظهر في هذه المواد العضوية عن معان بيئية وعلمية

• اللون الأخضر يمتلك كتلة حيوية عالية ويخزن أكبر كمية من الكربون
• الأصفر هو كتلة حيوية منخفضة وتخزين أقل للكربون

تنتج الانبعاثات الناتجة عن ثاني أكسيد الكربون عند حرق الوقود الأحفوري وفي صناعات مختلفة، مثل صناعة الأسمنت، والتي تنتج ثاني أكسيد الكربون أثناء استهلاك الوقود الصلب والسائل والغاز.

الفرق بين دورة الماء والكربون والنيتروجين

الدورات الرئيسية الثلاث للنظام البيئي هي دورة الماء ودورة الكربون، وتم ذكرهما سابقا، أما الدورة الثالثة فهي دورة النيتروجين، وهذه الدورات الثلاث المتوازنة تلعب دورا في نقل النفايات وتجديد النظام البيئي بالعناصر الغذائية اللازمة لاستمرار الحياة، وإذا أصبحت أي من هذه الدورات الثلاث غير متوازنة لأي سبب، فإن التأثيرات على النظام البيئي يمكن أن تكون كارثية حسب العلماء

• أولاً دورة حياة الكربون 

تقوم الحياة النباتية في النظام البيئي بعملية التمثيل الضوئي، حيث تستخدم النباتات الطاقة الشمسية وثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج الكربوهيدرات والأكسجين.

فيما يتعلق بدورة النيتروجين في الحياة، فإن معظم النيتروجين الموجود في النظم البيئية هو عبارة عن غاز النيتروجين، ويشكل حوالي 78% من الغلاف الجوي للأرض.  

• ثانياً دورة حياة النيتروجين 

النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي لا يتفاعل بسهولة مع العناصر الأخرى، ولكن البرق يحتويعلى طاقة كافية لتحويل النيتروجين إلى نترات، وهو شكل من أشكال النيتروجين التي يمكن استخدامها في النمو النباتي.

• ثالثاً دورة حياة المياه 

تبدأ دورة المياه بعد هطول الأمطار، حيث تتبخر مياه البحيرات والأنهار والمحيطات في الغلاف الجوي. تتجمع أبخرة الماء في الظروف المناسبة لتشكل السحب، وفي النهاية، تتكثف هذه الأبخرة وتتحول إلى مطر أو شكل آخر من أشكال هطول الأمطار.

معادلة دورة الكربون

تتمثل المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي في 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.

الكائنات الحية لا تستطيع صنع الكربون الخاص بها، فكيف يتم دمج الكربون فيها؟ في الغلاف الجوي، يكون الكربون على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2). يذكر أن النباتات والكائنات المنتجة الأخرى يلتقطون ثاني أكسيد الكربون ويحولونه إلى جلوكوز (C6H12O6) من خلال عملية التمثيل الضوئي. ثم عندما تأكل الحيوانات النباتات أو الحيوانات الأخرى، يحصلون على الكربون من تلك الكائنات.

أوجه التشابه بين دورة الماء والكربون

هناك تشابه بين دورة الماء ودورة الكربون، حيث يتواجد خصائص مشتركة بينهما، ويمكن التعبير عنها كما يلي:

• تتكون دورة الكربون بشكل طبيعي من جزئين، دورة الكربون الأرضية ودورة الكربون المائية
• تستخدم النباتات البرية ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي لتوليد الأكسجين الذي يحافظ على حياة الحيوانات، وتولد النباتات المائية أيضًا الأكسجين، ولكنها تستخدم ثاني أكسيد الكربون الموجود في الماء.
• كلاهما يتضمن مواد سائلة تتساقط على الأرض من الغلاف الجوي.
• كل من الحيوانات والنباتات والأرض يعملون على نقل المواد الحيوية.
•   تشمل كل منهما نقل المواد بين الأرض والفضاء الخارجي.