Få, om noen, elementer er like allsidige som karbon. Karbonatomet har fire valenselektroner, noe som gjør det i stand til å danne flere forbindelser enn noe annet element, og det faktum gjør det uunnværlig i utviklingen av levende organismer. Dette allsidige og rikelig elementet sykler regelmessig gjennom jordens atmosfære, hydrosfære, geosfære og biosfære, som hovedsakelig utgjør en karbonreservoarliste.
Atmosfæren er spesielt viktig i karbonsyklusen fordi det er et karbondioksidreservoar. Karbondioksid er en gass, og fotosyntetiserende planter i biosfæren, som utgjør et annet viktig reservoar i karbonsyklusen, er avhengig av åndedrettsvern. Imidlertid har hydrosfæren, som inkluderer alle verdenshavene, uten tvil en mer betydelig innvirkning på grunn av at havene dekker 70 prosent av jordens overflate. Geosfæren låser på sin side karbon i faste strukturer som varer i årtusener og frigjør det gjennom vulkansk aktivitet.
Definisjon av karbonsyklus
Å prøve å bestemme hvor karbonsyklusen begynner er litt som å prøve å finne ut hva som kom først, kyllingen eller egget, men la oss begynne med geosfæren. Karbon som har vært låst i evigheter i sedimentær bergart, slippes ut i atmosfæren av vulkaner som karbondioksid. Noe av det brukes av planter for å puste, og noen oppløses i havene. Noen kommer også tilbake til jorden når sediment dannes over evigheter av erosjon og andre naturlige prosesser.
Levende vesener som skiller ut karbondioksid som en del av luftveiene hjelper til med å opprettholde konsentrasjonen av karbondioksid i atmosfæren. I tillegg blir det meste - men ikke alt - av karbondioksidet som oppløses i sjøvann, absorbert i atmosfæren igjen. På denne måten sirkulerer karbon uopphørlig gjennom jordens økosystemer.
Atmosfæren som et reservoar i karbonsyklusen
Karbondioksid utgjør bare omtrent 0,04 prosent av gassene i atmosfæren. De siste 800 000 årene har konsentrasjonen av karbondioksid holdt seg under 300 deler per million. Imidlertid begynte den å stige under den industrielle revolusjonen, og har de siste 50 årene steget i gjennomsnitt 0,6 ppm hvert år. I 2018 rapporterte forskerne ved Mauna Loa Observatory på Hawaii at konsentrasjonen var 410,79 ppm (se Ressurser). Forskere tilskriver økningen til menneskelig aktivitet.
Den raske veksten forstyrrer karbonsyklusen. Noe av overflødig karbondioksid blir absorbert i havene eller brukt til åndedrett, men det meste forblir i atmosfæren, der den kombineres med andre sporgasser for å skape en oppvarmende effekt på planet. Det er en klimagass, og den raske økningen i atmosfærisk konsentrasjon har forskere bekymret.
Havene er en annen viktig karbondioksydreservoar
Havene absorberer omtrent 25 prosent av atmosfærisk karbondioksid. Sjødyr er i stand til å konvertere det til skjell for kroppene sine som til slutt faller til havbunnen som sediment. Videre bruker alger og annen fotosyntetisering av sjøflora karbondioksid direkte for å puste.
Når karbondioksid oppløses i sjøvann, produserer det karbonsyre. De økende mengdene av atmosfærisk karbondioksid gir dermed en tilsvarende økning i forsuring av havet. Dette har en skadelig effekt på sjødyr, fordi det gjør skallene svakere og sprøere. Enda verre, på et tidspunkt vil havene bli for sure til å absorbere mer karbondioksid fra atmosfæren. Det kan sparke den akselererende økningen i atmosfærisk karbondioksid til overdrive og forårsake en meteorisk økning i jordens overflatetemperatur.