Fagstoff

Interaktivt innhald

Karbonkrinsløpet

Karbon er grunnstoffet som finst i alt levande, og vi kallar det ofte livets byggestein. I karbonkrinsløpet blir karbon flytta mellom atmosfæren, havet, levande organismar og berggrunnen. Av og til tek dette berre timar, andre gonger millionar av år!

Stortare og tang i sjøen. Foto. — Tang, tare og andre plantar bind karbon gjennom fotosyntese. Havet fungerer òg som eit stort karbonlager i det krinsløpet karbonet er i.

Karbon

For plantane er karbondioksid nøkkelen til å kunne bygge inn energien frå sola i molekyl som glukose. Glukosen gir energi til planteetarar og andre heterotrofe organismar. Slik gjer plantane karbon tilgjengeleg for andre organismar. Det er berre eitt døme på korleis karbon knyter organismar i eit økosystem saman.

Karbonlager

Ulike former for karbon kan samlast i ulike karbonlager, som atmosfæren, biosfæren, havet og berggrunnen:

I atmosfæren finn vi karbon i gassform, som karbondioksid (CO₂).
I biosfæren finn vi karbon i dyr, plantar, sopp og mikroorganismar. Karbonet finst i biologiske molekyl som karbohydrat, feitt, protein og DNA.
I havet er karbonet i form av ulike karbonsamband som blir danna når CO₂og vatn reagerer. Det blir kontinuerleg utveksla CO₂ mellom havet og atmosfæren.
I berggrunnen ligg bergartar med karbon som er bunde for veldig lenge sidan.

Når vi undersøker karbonkrinsløpet, er det viktig å legge merke til farten på dei ulike prosessane som går føre seg. Vi skil gjerne mellom det raske og det langsame karbonkrinsløpet.

Teikning av eit landskap med fjord og fjell, bygd og by. Piler viser korleis karbon sirkulerer mellom atmosfæren, levande organismar, havet, jorda og berggrunnen. Fotosyntese, næringsopptak, sedimentering og opptak av CO₂ i vatn er i grøne boksar, Celleanding, nedbryting, avskoging og forbrenning av kol, olje og gassar er i raude, og i dei grå boksane står det karbonlager i atmosfæren, havet, jorda og berggrunnen. Illustrasjon. — Prosessar og lager i krinsløpet til karbonet. Prosessar er farga grøne om dei bidreg til opptak av CO₂, og raude dersom dei bidreg til utslepp av CO₂. Karbonlager er farga grå.

Det raske karbonkrinsløpet

I det raske karbonkrinsløpet skjer utvekslinga av karbon i løpet av kort tid, frå timar til år. Det er dei biologiske prosessane fotosyntese og celleanding som er det mest sentrale her. I tillegg har vi den utvekslinga av karbon som skjer mellom atmosfæren og havet.

Tenk gjennom

Sjå for deg eit karbonatom som kjem inn i næringskjeda gjennom fotosyntesen. Kan du forklare konkret kvar dette karbonatomet finst gjennom lang tid (over 100 år)? Kan du òg finne eit tilfelle der vi finn det ei kort tid (under eitt år) i den biotiske delen?

Fotosyntese

Sola kastar lys på ein plante, og vatn, H2O, blir teke opp i planten via røtene. Ein detalj av bladet viser opptak av CO2, og at O2 skilst ut frå opningar i bladet. Der er det teikna inn lager av karbohydrat. Illustrasjon. — I fotosyntesen blir CO₂teke opp og bygd inn i organiske molekyl i kloroplastane. Det blir danna karbohydrat som blir lagra i planten.

I fotosyntesen tek plantar, algar og nokre bakteriar opp CO₂ og bind dette som glukose.

Fotosyntesen krev energi frå sola. Den blir lagra mellombels i ATP og NADPH. Desse molekyla er viktige i prosessen, og vi omtaler dei på ei anna side i faget.

Nettoresultatet av fotosyntesen er glukose, oksygen og vatn:

6co₂ +12h₂O→C₆H₁₂O₆+6o₂+6h₂O

Celleanding

I celleandinga bryt plantar og dyr ned organiske molekyl som feitt, protein og karbohydrat for å frigjere energi. Energien blir frigjord gjennom prosessar som glykolyse, sitronsyresyklus og oksidativ fosforylering, og CO₂blir frigjord til atmosfæren igjen. Desse prosessane skal du lære meir om på ei anna side. Nettolikninga for det som skjer er:

C₆ H₁₂O₆+6o₂ → 6co₂ +6h₂O + energi

Nedbryting

Når dyr og plantar døyr, vil nedbrytarar som bakteriar og sopp sørge for at karbonet går vidare i krinsløpet. Nedbrytarane bryt ned karbonsambindingane gjennom celleanding. Då får dei energi som dei treng sjølve, samtidig som dei kvittar seg med CO₂. Dersom det er kaldt og lite oksygen til stades, kan nedbrytinga gå veldig sakte, og det blir danna metan.

Utveksling mellom atmosfære og hav

I tillegg til dei biologiske prosessane, skjer det ei relativt rask utveksling av CO₂mellom atmosfære og hav. CO₂ kan løysast raskt opp i havoverflata, der det reagerer vidare med vassmolekyl til karbonsyre. Karbonsyra reagerer vidare til bikarbonat og karbonat. Dermed er karbonet kjemisk lagra i sambindingar i havet.

Plantane i havet, i form av mellom anna planteplankton, tek opp CO₂ og driv fotosyntese slik som plantar på land. Noko av karbonet blir bunde i plantane og går vidare i næringskjedene når dei blir etne eller når dei døyr. Døde organismar kan søkke til botnen og bli lagra der, og på den måten blir dei med i ein mykje langsamare del av karbonkrinsløpet.

Innhaldet er forklart i teksten. Illustrasjon.

Det langsame karbonkrinsløpet

I det langsame karbonkrinsløpet går det føre seg prosessar som bind og frigir karbon langsamt. Dette er i stor grad ikkje-biologiske prosessar, der karbonet blir lagra i jordsmonn, i hav og ferskvatn, i sediment på havbotnen og i atmosfæren. Fordi desse prosessane skjer så langsamt, kan vi sjå på dette karbonet som mellombels teke ut av det raske karbonkrinsløpet. Samtidig går det likevel føre seg ei kontinuerleg utveksling av karbon mellom det raske og det langsame krinsløpet.

Kvit, forgreina korall på havbotnen. Foto. — Augekorall (*Desmophyllum pertusum*) er ein vanleg korallart langs kysten av Noreg.

I havet bruker organismar som muslingar, korallar og plankton kalk som byggestein til skjel og skal. Når organismane døyr, søkk dei og blir ein del av sedimenta på botnen.

Etter lang tid kan trykket frå nye sedimentlag føre til at sedimenta blir til bergartar, mens organisk materiale i sedimenta kan bli omdanna til olje, kol eller gass. Etter millionar av år vil bergartane bli ein del av den flytande delen av jordskorpa, og karbonet kan då finne vegen tilbake til atmosfæren gjennom vulkanutbrot eller gassutslepp frå varme kjelder.

Test deg sjølv