Få, om några, element är lika mångsidiga som kol. Kolatomen har fyra valenselektroner, vilket gör den kapabel att bilda fler föreningar än något annat element, och det faktum gör det oumbärligt för utvecklingen av levande organismer. Detta mångsidiga och rikliga element cyklar regelbundet genom jordens atmosfär, hydrosfär, geosfär och biosfär, som i huvudsak utgör en kolreservoarlista.
Atmosfären är särskilt viktig i kolcykeln eftersom den är en koldioxidreservoar. Koldioxid är en gas, och fotosyntetiseringsanläggningar i biosfären, som utgör en annan viktig behållare i kolcykeln, är beroende av den för andning. Men hydrosfären, som inkluderar alla världshaven, får utan tvekan en mer betydande inverkan på grund av att haven täcker 70 procent av planetens yta. Geosfären låser för sin del kol i fasta strukturer som håller i årtusenden och släpper ut det genom vulkanisk aktivitet.
Definition av kolcykel
Att försöka bestämma var kolcykeln börjar är lite som att försöka bestämma vilken som kom först, kycklingen eller ägget, men låt oss börja med geosfären. Kol som har varit låst i åldrar i sedimentärt berg släpps ut i atmosfären av vulkaner som koldioxid. En del av det används av växter för andning och en del löses upp i haven. Vissa återvänder också tillbaka till jorden när sediment bildas över eron genom erosion och andra naturliga processer.
Levande varelser som utsöndrar koldioxid som en del av deras andningsprocess hjälper till att upprätthålla koncentrationen av koldioxid i atmosfären. Dessutom absorberas de flesta - men inte alla - av koldioxiden som löses upp i havsvatten i atmosfären. På detta sätt cirkulerar kol oavbrutet genom jordens ekosystem.
Atmosfären som en reservoar i kolcykeln
Koldioxid står endast för cirka 0,04 procent av gaserna i atmosfären. Under de senaste 800 000 åren har koncentrationen av koldioxid varit under 300 delar per miljon. Det började dock stiga under den industriella revolutionen och har under de senaste 50 åren stigit i genomsnitt 0,6 ppm varje år. År 2018 rapporterade forskarna vid Mauna Loa Observatory på Hawaii att koncentrationen var 410,79 ppm (se Resurser). Forskare tillskriver ökningen till mänsklig aktivitet.
Den snabba uppgången stör koldioxidcykeln. En del av överskottet av koldioxid absorberas i haven eller används för andning, men det mesta kvar i atmosfären, där den kombineras med andra spårgaser för att skapa en uppvärmande effekt på planet. Det är en växthusgas, och den snabba ökningen av dess atmosfäriska koncentration har forskare oroliga.
Haven är en annan viktig koldioxidreservoar
Haven absorberar cirka 25 procent av den atmosfäriska koldioxiden. Havsdjur kan omvandla det till skal för sina kroppar som så småningom faller till havsbotten som sediment. Dessutom använder alger och annan fotosyntetisering av havsflora koldioxid direkt för andning.
När koldioxid upplöses i havsvatten producerar det kolsyra. De ökande mängderna av atmosfärisk koldioxid producerar således en motsvarande ökning av försurning av havet. Detta har en skadlig effekt på havsdjur, eftersom det gör deras skal svagare och spröttare. Ännu värre, någon gång kommer haven att bli för sura för att absorbera mer koldioxid från atmosfären. Det kan sparka den accelererande ökningen av atmosfärisk koldioxid i överdrift och orsaka en meteorisk ökning av jordens yttemperatur.