Fagstoff

Interaktivt innhold

Karbonkretsløpet

Karbon er grunnstoffet som finnes i alt levende, og vi kaller det ofte livets byggestein. I karbonkretsløpet flyttes karbon mellom atmosfæren, havet, levende organismer og berggrunnen. Noen ganger tar dette bare timer, andre ganger millioner av år!

Stortare og tang i sjøen. Foto. — Tang, tare og andre planter binder karbon gjennom fotosyntese. Havet fungerer også som et stort karbonlager i karbonets kretsløp.

Karbon

For plantene er karbondioksid nøkkelen til å kunne bygge inn energien fra sola i molekyler som glukose. Glukosen gir energi til planteetere og andre heterotrofe organismer. Slik gjør plantene karbon tilgjengelig for andre organismer. Det er bare ett eksempel på hvordan karbon knytter organismer i et økosystem sammen.

Karbonlagre

Ulike former for karbon kan samles i ulike karbonlagre, som atmosfæren, biosfæren, havet og berggrunnen:

I atmosfæren finner vi karbon i gassform, som karbondioksid (CO₂).
I biosfæren finner vi karbon i dyr, planter, sopp og mikroorganismer. Karbonet finnes i biologiske molekyler som karbohydrater, fett, proteiner og DNA.
I havet er karbonet i form av ulike karbonforbindelser som dannes når CO₂ og vann reagerer. Det utveksles kontinuerlig CO₂ mellom havet og atmosfæren.
I berggrunnen ligger bergarter med karbon som er bundet for veldig lenge siden.

Når vi undersøker karbonkretsløpet, er det viktig å legge merke til hastigheten på de ulike prosessene som foregår. Vi skiller gjerne mellom det raske og det langsomme karbonkretsløpet.

Tegning av et landskap med fjord og fjell, bygd og by. Piler viser hvordan karbon sirkulerer mellom atmosfæren, levende organismer, havet, jorda og berggrunnen. Fotosyntese, næringsopptak, sedimentering og opptak av CO₂ i vann er i grønne bokser, Celleånding, nedbryting, avskoging og forbrenning av kull, olje og gasser er i røde, og i de grå boksene er karbonlagre i atmosfæren, havet, jorda og berggrunnen oppført. Illustrasjon. — Prosesser og lagre i karbonets kretsløp. Prosesser er farget grønne hvis de bidrar til opptak av CO₂,og røde hvis de bidrar til utslipp av CO₂. Karbonlagre er farget grå.

Det raske karbonkretsløpet

I det raske karbonkretsløpet skjer utvekslingen av karbon i løpet av kort tid, fra timer til år. Det er de biologiske prosessene fotosyntese og celleånding som er det mest sentrale her. I tillegg har vi den utvekslingen av karbon som skjer mellom atmosfæren og havet.

Tenk gjennom

Se for deg et karbonatom som kommer inn i næringskjeden gjennom fotosyntesen. Kan du forklare konkret hvor dette karbonatomet tilbringer lang tid (over 100 år)? Kan du også finne et tilfelle der det tilbringer kort tid (under ett år) i den biotiske delen.

Fotosyntese

Sola kaster lys på en plante, og vann, H2O, tas opp i planten via røttene. En detalj av bladet viser opptak av CO2, og at O2 skilles ut fra åpninger i bladet. Der er det tegnet inn lagre av karbohydrater. Illustrasjon. — I fotosyntesen tas CO₂opp og bygges inn i organiske molekyler i kloroplastene. Det dannes karbohydrater som lagres i planten.

I fotosyntesen tar planter, alger og noen bakterier opp CO₂ og binder dette som glukose.

Fotosyntesen krever energi fra sola. Den lagres midlertidig i ATP og NADPH. Disse molekylene er viktige i prosessen, og vi omtaler dem på ei annen side i faget.

Nettoresultatet av fotosyntesen er glukose, oksygen og vann:

6CO₂+12H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O

Celleånding

I celleåndinga bryter planter og dyr ned organiske molekyler som fett, proteiner og karbohydrater for å frigjøre energi. Energien frigjøres gjennom prosesser som glykolyse, sitronsyresyklus og oksidativ fosforylering, og CO₂ frigjøres til atmosfæren igjen. Disse prosessene skal du lære mer om på ei annen side. Nettolikningen for det som skjer er:

C₆H₁₂O₆ +6O₂ → 6CO₂+6H₂O + energi

Nedbrytning

Når dyr og planter dør, vil nedbrytere som bakterier og sopp sørge for at karbonet går videre i kretsløpet. Nedbryterne bryter ned karbonforbindelsene gjennom celleånding. Da får de energi som de trenger selv, samtidig som de kvitter seg med CO₂. Hvis det er kaldt og lite oksygen til stede, kan nedbrytningen gå veldig sakte, og det dannes metan.

Utveksling mellom atmosfære og hav

I tillegg til de biologiske prosessene, skjer det en relativt rask utveksling av CO₂ mellom atmosfære og hav. CO₂ kan løses raskt opp i havoverflata, hvor det reagerer videre med vannmolekyler til karbonsyre. Karbonsyra reagerer videre til bikarbonat og karbonat. Dermed er karbonet kjemisk lagret i forbindelser i havet.

Plantene i havet, i form av blant annet planteplankton, tar opp CO₂ og driver fotosyntese slik som planter på land. Noe av karbonet bindes i plantene og går videre i næringskjedene når de blir spist eller når de dør. Døde organismer vil kunne synke til bunns og bli lagret der, og på den måten blir de med i en mye langsommere del av karbonkretsløpet.

Innholdet er forklart i teksten. Illustrasjon.

Det langsomme karbonkretsløpet

I det langsomme karbonkretsløpet foregår det prosesser som binder og frigir karbon langsomt. Dette er i stor grad ikke-biologiske prosesser, der karbonet lagres i jordsmonn, i hav og ferskvann, i sedimenter på havbunnen og i atmosfæren. Fordi disse prosessene skjer så langsomt, kan vi se på dette karbonet som midlertidig tatt ut av det raske karbonkretsløpet. Samtidig foregår det likevel en kontinuerlig utveksling av karbon mellom det raske og det langsomme kretsløpet.

Hvit, forgreinet korall på havbunnen. Foto. — Øyekorall (*Desmophyllum pertusum*) er en vanlig korallart langs kysten av Norge.

I havet bruker organismer som muslinger, koraller og plankton kalk som byggestein til skjell og skall. Når organismene dør, synker de og blir en del av sedimentene på bunnen.

Etter lang tid kan trykket fra nye sedimentlag føre til at sedimentene blir til bergarter, mens organisk materiale i sedimentene kan bli omdannet til olje, kull eller gass. Etter millioner av år vil bergartene bli en del av den flytende delen av jordskorpa, og karbonet kan da finne veien tilbake til atmosfæren gjennom vulkanutbrudd eller gassutslipp fra varme kilder.

Test deg selv