Le malo elementov, če sploh, je tako vsestranskih kot ogljik. Atom ogljika ima štiri valenčne elektrone, zaradi česar lahko tvori več spojin kot kateri koli drug element, zaradi česar je nepogrešljiv pri razvoju živih organizmov. Ta vsestranski in bogat element redno kroži po Zemljini atmosferi, hidrosferi, geosferi in biosferi, ki v bistvu sestavljajo seznam zalog ogljika.
Ozračje je še posebej pomembno v ogljikovem krogu, ker gre za rezervoar ogljikovega dioksida. Ogljikov dioksid je plin in rastline za fotosintezo v biosferi, ki so še en pomemben rezervoar v ogljikovem krogu, so odvisne od njega za dihanje. Hidrosfera, ki vključuje vse svetovne oceane, ima verjetno pomembnejši vpliv, ker oceani pokrivajo 70 odstotkov površine planeta. Geosfera zaklene ogljik v trdne strukture, ki trajajo tisočletja, in ga sprosti z vulkanskimi dejavnostmi.
Opredelitev ogljikovega cikla
Poskus določiti, kje se začne krog ogljika, je podoben poskusu ugotoviti, kdo je prišel prvi, piščanec ali jajce, vendar začnimo z geosfero. Ogljik, ki je bil že stoletja zaprt v sedimentnih kamninah, vulkani sproščajo v ozračje kot ogljikov dioksid. Nekaj ga rastline uporabljajo za dihanje, nekaj pa se raztopi v oceanih. Nekateri se vrnejo tudi nazaj na zemljo kot sediment, ki je v eonih nastajal zaradi erozije in drugih naravnih procesov.
Živa bitja, ki izločajo ogljikov dioksid kot del dihalnega procesa, pomagajo vzdrževati koncentracijo ogljikovega dioksida v ozračju. Poleg tega se večina - vendar ne vseh - ogljikovega dioksida, ki se raztopi v morski vodi, ponovno absorbira v ozračje. Na ta način ogljikovi cikli nenehno krožijo skozi zemeljske ekosisteme.
Atmosfera kot rezervoar v ogljikovem ciklu
Ogljikov dioksid predstavlja le približno 0,04 odstotka plinov v ozračju. V zadnjih 800.000 letih je koncentracija ogljikovega dioksida ostala pod 300 delcev na milijon. Vendar se je začel povečevati v času industrijske revolucije in v zadnjih 50 letih narašča povprečno 0,6 ppm vsako leto. Leta 2018 so znanstveniki iz observatorija Mauna Loa na Havajih poročali, da je koncentracija 410,79 ppm (glej Vire). Znanstveniki vzpon pripisujejo človekovi dejavnosti.
Hiter porast poruši ogljikov cikel. Del presežka ogljikovega dioksida se absorbira v oceane ali porabi za dihanje, vendar večina ostane v ozračju, kjer se kombinira z drugimi plini v sledovih, da ustvari učinek segrevanja na planeta. To je toplogredni plin in znanstveniki so zaskrbljeni zaradi hitrega naraščanja njegove atmosferske koncentracije.
Oceani so še en ključni rezervoar ogljikovega dioksida
Oceani absorbirajo približno 25 odstotkov atmosferskega ogljikovega dioksida. Morska bitja jo lahko pretvorijo v lupine za svoja telesa, ki sčasoma padejo na dno oceana kot usedlina. Poleg tega alge in druga fotosinteza morske flore ogljikov dioksid uporabljajo neposredno za dihanje.
Ko se ogljikov dioksid raztopi v morski vodi, tvori ogljikovo kislino. Naraščajoče količine atmosferskega ogljikovega dioksida tako povzročajo ustrezno povečanje zakisanosti oceanov. To škodljivo vpliva na morska bitja, ker naredi njihove lupine šibkejše in bolj krhke. Še huje je, da bodo oceani na neki točki postali preveč kisli, da bi absorbirali več ogljikovega dioksida iz ozračja. To bi lahko pospešilo naraščanje atmosferskega ogljikovega dioksida v prevelik pogon in povzročilo meteorski dvig temperature zemeljske površine.