Effektene av menneskelig aktivitet på karbonsyklusen

Karbonsyklusen er en av flere biogeokjemiske sykluser der forskjellige forbindelser som er nødvendige for livet, som vann, nitrogen, svovel, karbon og fosfor resirkuleres kontinuerlig gjennom metabolsk, geologisk og meteorologisk prosesser. Karbon eksisterer som karbondioksid i atmosfæren og oppløses i havene, som organisk karbon i levende organismer, og som en del av sedimentmineraler som kalsiumkarbonat. Normalt balanserer karbonbevegelser mellom disse forskjellige reservoarene effektivt slik at mengden karbon i hver er relativt konstant eller endres bare i løpet av årtusener. Siden den industrielle revolusjonen har mennesker imidlertid brent fossile brensler og sluppet ut store mengder karbon i atmosfæren, noe som kan ha vidtrekkende innvirkning på klima og økosystemer.

Karbon er et av de viktigste elementene for livet, og er per definisjon en del av alle organiske molekyler. Karbondioksid i atmosfæren blir til organisk karbon av fotosyntetiske planter, alger og planteplankton, også kjent som "produsenter". Nesten alle andre organismer, inkludert alle dyr, får til slutt karbonet sitt fra disse produsentene. Alle organismer, inkludert produsenter, frigjør karbondioksid som et resultat av cellulær respirasjon, prosessen der karbohydratene metaboliseres for å frigjøre energien som er nødvendig for livet. Mellom effekten av fotosyntese og cellulær respirasjon, karbon sykluser mellom atmosfæren og biosfæren. De viktigste unntakene er de organismer, for det meste planteplankton og andre dyr med skjell laget av kalsium karbonat, som er begravet under sediment på havbunnen før karbonet deres kan slippes gjennom nedbrytning. Dette karbonet fjernes effektivt fra de biologiske og atmosfæriske delene av karbonsyklusen, og til slutt tar det form av kalkstein eller under visse forhold olje, kull eller naturgass.

Samtidig som mer kalkstein- og karbonholdige mineraler sakte dannes, blir eksisterende sedimenter sakte erodert av vind- og nedbørskreftene. Kalkstein og andre sedimenter løses opp av regnvann og frigjør karbon i biosfæren. Subduksjon, som oppstår når en tektonisk plate blir tvunget under en annen, er også en viktig del av karbonsyklusen. Sedimenter som inneholder karbon, skyves langt nok under overflaten til at de smelter, og til slutt frigjør karbonet. Dette karbonet frigjøres plutselig, som en del av vulkanutbrudd, og gradvis som lekkasjer gjennom varme kilder, sprekker og ventiler.

Menneskenes primære innvirkning på karbonsyklusen er gjennom forbrenning av fossilt brensel, som frigjør ellers nedgravd karbon i atmosfæren. Fossilt brensel, som inkluderer petroleum, naturgass og kull, brukes i nesten alle aspekter av den globale økonomien. Biler er det mest synlige eksemplet, men mer karbondioksid produseres faktisk av kull- og naturgassanlegg som produserer elektrisitet til både industri og privat bruk. Industrielt jordbruk kjører også på energi fra fossilt brensel. All kunstgjødsel blir syntetisert ved en prosess som forbrenner fossilt brensel - vanligvis naturgass. Ulike studier har sporet endringer i karbondioksid i løpet av det siste halve århundret. Den lengste studien ble startet i 1958 av Charles Keeling på Hawaii, og den viser en rask økning i atmosfæriske karbonnivåer. Bevis fra iskjerner antyder at karbonnivået er høyere enn det har vært på en halv million år

Utbredt avskoging, særlig i tropiske områder, fører til at mer karbon frigjøres ved nedbrytning og mindre karbon blir bundet via fotosyntese, prosessen der planter og noen bakterier bruker energien fra sollys til å bygge karbohydrater av karbondioksid fra stemning. Selv om noen områder er satt av som bevaring av dyrelivet, er langt flere sårbare for brenning og rydding med tømmerhøsting og rydding av jordbruksareal.

Den største bekymringen for å øke karbondioksidnivået kommer fra det faktum at karbondioksid er en klimagass. Den fanger infrarød stråling fra jordoverflaten som ellers ville rømme ut i rommet, effektivt isolere planeten og øke temperaturen. FNs internasjonale panel for klimaendringer, sammen med mange mennesker i det vitenskapelige samfunnet, mener at mennesker forstyrrer karbonsyklusen nok til at endre det globale klimaet drastisk, med potensielt store konsekvenser for biologisk mangfold, jordbruk, vær og den generelle helsen til hvert økosystem på planet.