Мало је елемената, ако их има, тако свестрани као угљеник. Атом угљеника има четири валентна електрона, што га чини способним да формира више једињења него било који други елемент, и та чињеница га чини незаменљивим у развоју живих организама. Овај свестрани и обилни елемент редовно кружи кроз Земљину атмосферу, хидросферу, геосферу и биосферу, која у основи чине листу резервоара угљеника.
Атмосфера је посебно важна у циклусу угљеника, јер је резервоар угљен-диоксида. Угљен-диоксид је гас и биљке фотосинтезе у биосфери, које чине још један важан резервоар у угљеничном циклусу, зависе од њега за дисање. Међутим, хидросфера, која укључује све светске океане, може имати значајнији утицај, захваљујући чињеници да океани покривају 70 процената површине планете. Геосфера, са своје стране, закључава угљеник у чврсте структуре које трају миленијумима и ослобађа га вулканском активношћу.
Дефиниција циклуса угљеника
Покушај да се утврди одакле започиње циклус угљеника помало личи на покушај да се утврди шта је прво дошло, пилетина или јаје, али почнимо са геосфером. Угљеник који је вековима био затворен у седиментној стени вулкани га ослобађају у атмосферу као угљен-диоксид. Неке од њих биљке користе за дисање, а неке се растварају у океанима. Неки се такође враћају на земљу као седимент настао током еона ерозијом и другим природним процесима.
Жива бића која излучују угљен-диоксид као део свог респираторног процеса помажу у одржавању концентрације угљен-диоксида у атмосфери. Поред тога, већина - али не и сва - угљен-диоксида који се раствара у морској води реапсорбује се у атмосферу. На овај начин, угљенични циклуси непрекидно пролазе кроз земаљске екосистеме.
Атмосфера као резервоар у угљеничном циклусу
Угљен-диоксид чини само око 0,04 процента гасова у атмосфери. У последњих 800 000 година концентрација угљен-диоксида остала је испод 300 делова на милион. Међутим, почео је да расте током Индустријске револуције, а у последњих 50 година растао је у просеку 0,6 ппм сваке године. 2018. године научници из опсерваторије Мауна Лоа на Хавајима пријавили су да је концентрација 410,79 ппм (види Ресурси). Научници приписују пораст људској активности.
Брзи пораст нарушава циклус угљеника. Део вишка угљен-диоксида се апсорбује у океане или користи за дисање, али већина остаје у атмосфери, где се комбинује са другим гасовима у траговима да би створио ефекат загревања на Планета. То је гас са ефектом стаклене баште и брзи пораст његове атмосферске концентрације забринуо је научнике.
Океани су још један кључни резервоар угљен-диоксида
Океани апсорбују око 25 процената атмосферског угљен-диоксида. Морска бића су у стању да га претворе у шкољке за своја тела која на крају падну на дно океана као талог. Штавише, алге и друге фотосинтезе морске флоре користе угљен-диоксид директно за дисање.
Када се угљен-диоксид отопи у морској води, он ствара угљену киселину. Повећане количине атмосферског угљен-диоксида тако производе одговарајући пораст закисељавања океана. Ово штетно делује на морска бића, јер чини њихове шкољке слабијима и ломљивијима. Још горе, у једном тренутку, океани ће постати превише кисели да би апсорбовали више угљен-диоксида из атмосфере. То би могло убрзати пораст атмосферског угљен-диоксида у прекомерни погон и проузроковати метеорски пораст земљине температуре.