Der Kohlenstoffkreislauf ist einer von mehreren biogeochemischen Kreisläufen, durch die die verschiedenen lebensnotwendigen Verbindungen wie Wasser, Stickstoff, Schwefel, Kohlenstoff und Phosphor werden kontinuierlich durch metabolische, geologische und meteorologische Prozesse. Kohlenstoff kommt als Kohlendioxid in der Atmosphäre vor und wird in den Ozeanen gelöst, als organischer Kohlenstoff in lebenden Organismen und als Teil von Sedimentmineralien wie Kalziumkarbonat. Normalerweise gleichen sich Kohlenstoffbewegungen zwischen diesen verschiedenen Reservoirs effektiv aus, so dass die Kohlenstoffmenge in jedem relativ konstant ist oder sich erst im Laufe von Jahrtausenden ändert. Seit der industriellen Revolution verbrennt der Mensch jedoch fossile Brennstoffe und setzt riesige Mengen Kohlenstoff in die Atmosphäre frei, was weitreichende Auswirkungen auf Klima und Ökosysteme haben kann.
Biologische Faktoren
Kohlenstoff ist eines der wichtigsten Elemente für das Leben und per Definition Bestandteil aller organischen Moleküle. Kohlendioxid in der Atmosphäre wird durch photosynthetische Pflanzen, Algen und Phytoplankton, auch als "Produzenten" bekannt, in organischen Kohlenstoff umgewandelt. Fast alle anderen Organismen, einschließlich aller Tiere, beziehen ihren Kohlenstoff letztendlich von diesen Produzenten. Alle Organismen, einschließlich der Produzenten, setzen Kohlendioxid als Ergebnis der Zellatmung frei, dem Prozess, bei dem Kohlenhydrate metabolisiert werden, um die für das Leben notwendige Energie freizusetzen. Zwischen den Wirkungen der Photosynthese und der Zellatmung, Kohlenstoffkreisläufe zwischen Atmosphäre und Biosphäre. Die wichtigsten Ausnahmen sind jene Organismen, meist Phytoplankton und andere Tiere mit Schalen aus Kalzium Karbonat, die unter Sediment am Meeresgrund vergraben sind, bevor ihr Kohlenstoff freigesetzt werden kann Zersetzung. Dieser Kohlenstoff wird effektiv aus den biologischen und atmosphärischen Teilen des Kohlenstoffkreislaufs entfernt und nimmt schließlich die Form von Kalkstein oder unter bestimmten Bedingungen Öl, Kohle oder Erdgas an.
Geologische Faktoren
Während sich langsam mehr Kalkstein und kohlenstoffhaltige Mineralien bilden, werden vorhandene Sedimente durch Wind- und Niederschlagskräfte langsam erodiert. Kalkstein und andere Sedimente werden durch Regenwasser aufgelöst und geben Kohlenstoff zurück in die Biosphäre. Die Subduktion, die auftritt, wenn eine tektonische Platte unter eine andere gezwungen wird, ist ebenfalls ein wichtiger Teil des Kohlenstoffkreislaufs. Kohlenstoffhaltige Sedimente werden so weit unter die Oberfläche gedrückt, dass sie schmelzen und schließlich ihren Kohlenstoff freisetzen. Dieser Kohlenstoff wird plötzlich als Teil von Vulkanausbrüchen und allmählich als Lecks durch heiße Quellen, Spalten und Schlote freigesetzt.
Fossile Brennstoffe
Der Haupteinfluss des Menschen auf den Kohlenstoffkreislauf besteht in der Verbrennung fossiler Brennstoffe, die ansonsten vergrabenen Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen. Fossile Brennstoffe, zu denen Erdöl, Erdgas und Kohle gehören, werden in fast allen Bereichen der Weltwirtschaft eingesetzt. Autos sind das sichtbarste Beispiel, aber tatsächlich wird mehr Kohlendioxid von Kohle- und Erdgaskraftwerken produziert, die Strom sowohl für die Industrie als auch für den privaten Gebrauch produzieren. Die industrielle Landwirtschaft wird auch mit fossiler Energie betrieben. Alle Kunstdünger werden durch einen Prozess synthetisiert, der fossile Brennstoffe verbrennt – normalerweise Erdgas. Verschiedene Studien haben Veränderungen des Kohlendioxids im letzten halben Jahrhundert verfolgt. Die am längsten laufende Studie wurde 1958 von Charles Keeling auf Hawaii begonnen und zeigt einen schnellen Anstieg des atmosphärischen Kohlenstoffgehalts. Beweise aus Eisbohrkernen deuten darauf hin, dass der Kohlenstoffgehalt höher ist als in einer halben Million Jahren
Abholzung
Weit verbreitete Abholzung, insbesondere in tropischen Gebieten, führt dazu, dass mehr Kohlenstoff durch Zersetzung freigesetzt und weniger Kohlenstoff über gebunden wird Photosynthese, der Prozess, bei dem Pflanzen und einige Bakterien die Energie des Sonnenlichts nutzen, um aus Kohlendioxid aus dem Atmosphäre. Obwohl einige Gebiete als Naturschutzgebiete ausgewiesen wurden, sind weitaus mehr anfällig für Verbrennungen und Kahlschläge zum Zwecke der Holzernte und der Rodung von landwirtschaftlichen Flächen.
Der Treibhauseffekt
Die Hauptsorge über den Anstieg des Kohlendioxidgehalts ergibt sich aus der Tatsache, dass Kohlendioxid ein Treibhausgas ist. Es fängt Infrarotstrahlung von der Erdoberfläche ein, die sonst in den Weltraum entweichen würde, wodurch der Planet effektiv isoliert und seine Temperatur erhöht wird. Das Internationale Gremium für Klimaänderungen der Vereinten Nationen ist zusammen mit vielen Menschen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft der Ansicht, dass die Menschen den Kohlenstoffkreislauf genug durcheinander bringen, um das globale Klima drastisch verändern, mit potenziell enormen Folgen für Biodiversität, Landwirtschaft, Wetter und die allgemeine Gesundheit jedes Ökosystems auf der Erde Planet.
