Indhold
Kulstofcyklussen er en af flere biogeokemiske cyklusser, ved hjælp af hvilke de forskellige forbindelser, der er nødvendige for livet, såsom vand, nitrogen, svovl, kulstof og fosfor, genbruges kontinuerligt gennem metabolske, geologiske og meteorologiske processer. Kulstof findes som kuldioxid i atmosfæren og opløses i verdenshavene, som organisk kulstof i levende organismer og som en del af sedimentmineraler som calciumcarbonat. Normalt afbalanceres kulstofbevægelser mellem disse forskellige reservoirer effektivt, så mængden af kulstof i hver er relativt konstant eller kun ændres i løbet af årtusinder. Siden den industrielle revolution har mennesker imidlertid brændt fossile brændstoffer og frigivet enorme mængder kulstof i atmosfæren, hvilket kan have vidtrækkende konsekvenser for klima og økosystemer.
Biologiske faktorer
Carbon er et af de vigtigste elementer i livet og er pr. Definition en del af alle organiske molekyler. Kuldioxid i atmosfæren omdannes til organisk kulstof af fotosyntetiske planter, alger og planteplankton, også kendt som "producenter". Næsten alle andre organismer, inklusive alle dyr, får i sidste ende deres kul fra disse producenter. Alle organismer, producenter inkluderet, frigiver kuldioxid som et resultat af cellulær respiration, den proces, hvorved kulhydrater metaboliseres for at frigive den energi, der er nødvendig for livet. Mellem virkningerne af fotosyntesen og cellulær respiration er kulstofcyklusser mellem atmosfæren og biosfæren. De vigtigste undtagelser er organismer, for det meste fytoplankton og andre dyr med skaller fremstillet af calciumcarbonat, som er begravet under sediment i bunden af havet, før deres kulstof kan frigøres ved nedbrydning. Dette kulstof fjernes effektivt fra de biologiske og atmosfæriske dele af kulstofcyklussen, til sidst i form af kalksten eller under visse betingelser olie, kul eller naturgas.
Geologiske faktorer
På samme tid som mere kalksten og kulstofholdige mineraler langsomt dannes, eroderes eksisterende sedimenter langsomt af kræfterne i vind og nedbør. Kalksten og andre sedimenter opløses af regnvand, hvilket frigiver kulstof tilbage i biosfæren. Subduktion, der opstår, når en tektonisk plade tvinges under en anden, er også en vigtig del af kulstofcyklussen. Sedimenter, der indeholder kulstof, skubbes langt nok under overfladen, til at de smelter, hvilket til sidst frigør deres kulstof. Dette kulstof frigives pludselig som en del af vulkanudbrud og gradvist som lækker gennem varme kilder, sprækker og åbninger.
Fossile brændstoffer
Menneskenes primære indflydelse på kulstofcyklussen er gennem forbrænding af fossile brændstoffer, der frigiver ellers nedgravet kulstof i atmosfæren. Fossile brændstoffer, der inkluderer olie, naturgas og kul, bruges i næsten alle aspekter af den globale økonomi. Biler er det mest synlige eksempel, men mere kuldioxid produceres faktisk af kul- og naturgasanlæg, der producerer elektricitet til både industriel og privat brug. Industrielt landbrug kører også med fossil brændsel. Al kunstgødning syntetiseres ved en proces, der forbrænder fossile brændstoffer - normalt naturgas. Forskellige undersøgelser har sporet ændringer i kuldioxid i det sidste halve århundrede. Den længste kørselsundersøgelse blev påbegyndt i 1958 af Charles Keeling på Hawaii, og den viser en hurtig stigning i atmosfærisk kulstofindhold. Bevis fra iskerner antyder, at kulstofniveauerne er højere, end de har været på en halv million år
Skovrydning
Udbredt afskovning, især i tropiske områder, bevirker, at der frigøres mere kulstof ved nedbrydning og mindre kulstof, der sekvestreres via fotosyntesen, den proces, hvormed planter og nogle bakterier bruger solenergiens energi til at opbygge kulhydrater ud af kuldioxid fra atmosfæren. Selvom nogle områder er afsat som dyreliv bevarer, er langt flere sårbare over for forbrænding og rensning med henblik på træhøst og rydning af landbrugsjord.
Drivhuseffekten
Den største bekymring for at øge kuldioxidniveauer kommer fra det faktum, at kuldioxid er en drivhusgas. Det fanger infrarød stråling fra jordoverfladen, som ellers ville flygte ud i rummet, effektivt isolere planeten og øge dens temperatur. FNs internationale panel for klimaændringer, sammen med mange mennesker i det videnskabelige samfund, mener, at mennesker forstyrrer kulstofcyklussen nok til drastisk at ændre det globale klima, med potentielt enorme konsekvenser for biodiversitet, landbrug, vejr og den generelle sundhed for alle økosystem på planeten.