Alle grunnstoffene på jorden, inkludert karbon, beveger seg i sykluser, som en del av et lukket system. Det er ingen tap eller tilførsel av karbon fra verdensrommet. Karbonsyklusdiagrammet viser ulike trinn i resirkuleringen av karbon i det 21. århundre.
Diagrammet
Det globale karbondiagrammet ved University of New Hamsphire viser bassenger og flukser som utgjør karbonsyklusen. Karbonbassenger lagrer store mengder karbon i lange perioder og er i blått. Flukser er prosessene som flytter karbon fra ett basseng til det neste og er i rødt. Flukser har to deler: en som fjerner karbon fra luften og en som slipper det faste karbonet tilbake som CO2 til atmosfæren.
Karbonbassenger
Mengdene av karbon bassengene lagrer er nevnt i Petagram of carbon (PgC). En Pg er lik en milliard tonn og kalles også Gigatons (Gt).
- bergarter:Det meste av karbonet er låst bort som sedimentære bergarter.
- Havbunn: Det nest største karbonbassenget er under havet i form av karbondioksid (CO2) oppløst i vann.
- Fossilt brensel: Det tredje største karbonbassenget er fossilt brensel, som kull, brunkull, naturgass og olje, som dannes fra rester av land- og marine planter og dyr under spesiell temperatur og trykk.
- Havoverflate: Karbon lagres i kort tid i overflatevannet som CO2 oppløst i vann eller i kroppen til levende marine planter og dyr.
- Terrestriske bassenger: Alt karbonet som samler seg i trær og jord danner enda et korttidsbasseng, og frigjøres etter noen tiår eller århundrer, for eksempel når trær kuttes eller dø.
- Karbondioksid: Karbon som finnes i luft i sin gassform, CO2, bidrar til å holde jorden varm. Uten dette livet som det eksisterer ville ikke vært mulig på jorden. Det er et konstant tillegg og opptak fra denne karbonpoolen.
Karbonfjerning i flukser
Mengdene av karbon som flyttes hvert år er vist som PgC per år i diagrammet. CO2 fjernes fra luften og fikses ved raske daglige prosesser. Dannelse av organisk materiale og karbon synker går langsommere og krever tid.
- Fotosyntese - Grønne planter bruker CO2, sammen med vann og energi fra solen i en prosess som kalles fotosyntese for å danne enkle sukkerarter og deretter næringsstoffene plantene trenger.
- Oceans uptake - Atmosfærisk CO2 tas inn og brukes til fotosyntese også i hav. Her er fytoplankton ekvivalenter til planter, som alt liv i havene er avhengig av. I tillegg blir CO2 oppløst i vann omdannet til kalsiumkarbonat og brukt i skjell og skjeletter av marine dyr.
- Næringskjeden - Når planteetere spiser planter, eller rovdyr og altetende spiser andre dyr, sendes dette karbonet langs næringskjeden for å hjelpe dyrene til å vokse, leve og formere seg.
- Tilsetning av organisk materiale og søppel – Når planter og dyr dør, brytes de ned av mikrober for å danne humus eller organisk materiale som blir en del av jorda. Søppel som dannes hvert år når trær feller kvister og blader, og resirkulerer karbon konstant til jorda. Denne brukes delvis til vekst av planter og holder karbonet i sirkulasjon, mens resten danner jordkarbon.
Danning av karbonbassenger
Mengdene av CO2 som brukes og hvor lang tid de forblir lagret som fast karbon varierer med ulike organismer og prosesser.
- Siden trær har lang levetid og samler karbon i stilken, bladene og røttene, fungerer de som karbonavløp.
- Jord akkumulerer karbon som organisk materiale og døde røtter som forblir i jord lenge etter at en plante eller et tre dør; det er enorme mengder biomasse i form av de voksende levende røttene til trær og gressletter i jorda. Jordsmonn danner en annen viktig karbonvask.
- Noen skjell og skjeletter av marine dyr samler seg på bunnen av havene for å produsere kalkstein.
Karbonvasker er en viktig fluks eller prosess som til slutt resulterer i karbonbasseng. På kort sikt produserer de terrestriske karbonbassenger, og på lang sikt fossilt brensel og bergarter.
Land til havstrøm
Når elver renner ut i hav, har de med seg sedimenter rike på organisk materiale. Myrer og tidevannsflom flytter også karbon i form av organisk materiale ut i havet hvert år.
Naturlig frigjøring av karbondioksid
I den naturlige karbonsyklusen frigjøres karbon tilbake til atmosfæren hovedsakelig gjennom respirasjon og nedbrytning.
- Plantespirasjon - De fleste levende vesener, mikrober, planter og dyr på land respirerer. De puster inn oksygen, og puster ut CO2, ved å bryte ned maten de har spist. Dette er en av de korteste syklingene av karbon.
- Jordnedbrytning og respirasjon - Alt råtnende stoff på land omdannes ikke til organisk materiale. Noe av karbonet slippes direkte ut i luften som CO2. Mikrobene og små aminaler som lever i jord frigjør også CO2 hver dag når de respirerer.
- Tap i havet - Respirasjon og forråtnelse av marine planter og dyr frigjør også CO2 til karbonbassenget i atmosfæren.
- Vulkaner - En liten mengde karbon slippes ut i atmosfæren ved vulkansk aktivitet.
Menneskelige aktiviteter som frigjør karbondioksid
I tillegg til naturlige flukser er det mange menneskelige aktiviteter som frigjør fast karbon tilbake til atmosfæren som CO2.
- Forbrenning av fossilt brensel- Forbrenning av karbonvasker ved, kull, naturgass, bensin for elektrisitet, oppvarming, matlaging eller transport er en av de viktigste måtene karbon frigjøres på tilbake i luften. Mange av de fossile brenselene brukes også til industrielle formål og tilfører ytterligere CO2 til atmosfæren.
- Endringer i arealbruk – Avskoging, rydding av gressletter for å skape bosetninger, gårder som erstatter naturlig vekst og maskinbruk som fører til utslipp, har langsiktige konsekvenser. Det fører til tilsetning av CO2 til det atmosfæriske karbonbassenget.
Ulike perspektiver fra tilleggsdiagrammer
Det finnes mange typer karbonsyklusdiagrammer, og de gir forskjellig informasjon om denne vitale syklusen.
- Enkel syklus: Diagrammet til BBC viser en enkel karbonsyklus. Dette var hvordan karbonkretsløpet så ut i førindustriell tid, inntil for 150 år siden, da mengder av karbonbevegelse ikke var et problem.
- Climate change: The Carbon Cycle ved University of Calgary er en billedlig analyse av hvordan moderne menneskelige aktiviteter har endret den delikate balansen i karbonsyklusen.
- Kjemiske prosesser: Karbonsyklusen til Britannica fokuserer på de ulike kjemiske reaksjonene som påvirker karbonflukser og -pooler, og ikke mengder karbongjenvinning. Denne syklusen er interessant for folk som ønsker å vite de forskjellige formene karbon eksisterer i og hvordan det endrer seg.
Bruke karbonsyklus
Det er en 30 % økning i CO2 i atmosfæren, på grunn av menneskelige aktiviteter de siste 150 årene. Siden CO2 i luft forårsaker oppvarming, øker også oppvarmingseffekten ved å tilføre mer CO2 til atmosfæren. Dette har resultert i global oppvarming og klimaendringer. Å forstå karbonkretsløpet, og hvordan og hvor menneskelige aktiviteter endrer det, kan bidra til å finne effektive måter og metoder for å takle problemet med klimaendringer.