Daži elementi, ja tādi ir, ir tikpat universāli kā ogleklis. Oglekļa atomam ir četri valences elektroni, kas padara to spējīgu veidot vairāk savienojumu nekā jebkurš cits elements, un šis fakts padara to par neaizvietojamu dzīvo organismu attīstībā. Šis daudzveidīgais un bagātīgais elements regulāri pārvietojas pa Zemes atmosfēru, hidrosfēru, ģeosfēru un biosfēru, kas būtībā satur oglekļa rezervuāru sarakstu.
Atmosfēra ir īpaši svarīga oglekļa ciklā, jo tā ir oglekļa dioksīda rezervuārs. Oglekļa dioksīds ir gāze, un biosfērā esošie fotosintēzes augi, kas veido vēl vienu svarīgu oglekļa aprites rezervuāru, ir atkarīgi no tā elpošanas. Tomēr hidrosfēra, kurā ietilpst visi pasaules okeāni, neapšaubāmi rada nozīmīgāku ietekmi, pateicoties tam, ka okeāni aizņem 70 procentus no planētas virsmas. Savukārt ģeosfēra fiksē oglekli cietās struktūrās, kas kalpo gadu tūkstošiem, un atbrīvo to ar vulkānisko darbību.
Oglekļa cikla definīcija
Mēģinājums noteikt, kur sākas oglekļa cikls, ir mazliet līdzīgs mēģinājumam noteikt, kurš bija pirmais - vistas gaļa vai ola, bet sāksim ar ģeosfēru. Ogleklis, kas jau sen ir bloķēts nogulumu klintīs, tiek atbrīvots atmosfērā no vulkāniem kā oglekļa dioksīds. Daļu no tā augi izmanto elpošanai, bet daļu izšķīst okeānos. Daži atgriežas arī uz zemes kā nogulsnes, kuras erozijas un citu dabisku procesu rezultātā veidojas eonu laikā.
Dzīvās būtnes, kas izdalās oglekļa dioksīdu kā daļu no elpošanas procesa, palīdz uzturēt oglekļa dioksīda koncentrāciju atmosfērā. Turklāt lielākā daļa (bet ne visi) oglekļa dioksīda, kas izšķīst jūras ūdenī, reabsorbējas atmosfērā. Tādā veidā ogleklis nemitīgi pārvietojas pa zemes ekosistēmām.
Atmosfēra kā rezervuārs oglekļa ciklā
Oglekļa dioksīds veido tikai aptuveni 0,04 procentus no atmosfērā esošajām gāzēm. Pēdējo 800 000 gadu laikā oglekļa dioksīda koncentrācija ir palikusi zem 300 promilēm. Tomēr tas sāka pieaugt rūpnieciskās revolūcijas laikā, un pēdējos 50 gados tas ir pieaudzis vidēji par 0,6 ppm katru gadu. 2018. gadā Mauna Loa observatorijas zinātnieki Havaju salās ziņoja, ka koncentrācija ir 410,79 ppm (skatīt resursus). Zinātnieki pieaugumu saista ar cilvēka darbību.
Straujais pieaugums izjauc oglekļa ciklu. Daļa no oglekļa dioksīda pārpalikuma absorbējas okeānos vai tiek izmantota elpošanai, bet lielākā daļa no tā paliek atmosfērā, kur tas apvienojas ar citām mikroelementu gāzēm, lai radītu sildošu efektu planētas. Tā ir siltumnīcefekta gāze, un tās straujais koncentrācijas pieaugums atmosfērā ir satraucis zinātniekus.
Okeāni ir vēl viens galvenais oglekļa dioksīda rezervuārs
Okeāni absorbē apmēram 25 procentus no atmosfēras oglekļa dioksīda. Jūras radības spēj pārvērst to ķermeņu čaumalās, kuras galu galā nogulsnē uz okeāna dibenu. Turklāt aļģes un citas fotosintēzes jūras floras elpošanai tieši izmanto oglekļa dioksīdu.
Izšķīdinot oglekļa dioksīdu jūras ūdenī, rodas ogļskābe. Tādējādi pieaugošais atmosfēras oglekļa dioksīda daudzums attiecīgi palielina okeānu paskābināšanos. Tas kaitīgi ietekmē jūras radības, jo tas padara to čaumalas vājākas un trauslākas. Vēl sliktāk ir tas, ka kādā brīdī okeāni kļūs pārāk skābi, lai absorbētu no atmosfēras vairāk oglekļa dioksīda. Tas varētu strauji palielināt atmosfēras oglekļa dioksīda pieaugumu un izraisīt meteorisku zemes virsmas temperatūras paaugstināšanos.