Et kulstofatom i din krop kan tidligere have været en del af et træ eller et CO₂-molekyle i luften. Kulstof bliver hele tiden flyttet mellem levende organismer, luft, vand og undergrund. Det er denne bevægelse, vi kalder kulstofkredsløbet.
I videoen tegner og forklarer jeg kredsløbet. Herunder følger vi kulstoffet fra luften ind i en plante og videre gennem naturen. Til sidst ser vi, hvad der ændrer sig, når vi brænder kul, olie og naturgas.
Hvad er kulstof, og hvor findes det?
Kulstof er et grundstof med det kemiske symbol C. Et grundstof består af én slags atomer. Kulstof kan indgå i mange forskellige stoffer: I kuldioxid, CO₂, er ét kulstofatom bundet til to oxygenatomer. Kulstof indgår også i blandt andet sukker, fedt og proteiner.
Kulstof er altså ikke det samme som CO₂. CO₂ er én af de former, kulstof kan findes i. Når vi følger kredsløbet, følger vi kulstofatomerne, selv om de undervejs bliver en del af nye stoffer.
De steder, kulstoffet opholder sig, kaldes kulstoflagre. Vi kan samle dem i fire områder:
- Atmosfæren: Luftlaget omkring Jorden. Her findes kulstof blandt andet som CO₂.
- Biosfæren: De levende organismer. Planter, dyr og mikroorganismer indeholder kulstofforbindelser.
- Hydrosfæren: Jordens vand. Havet rummer meget kulstof, som er opløst i vandet eller indgår i organismer.
- Geosfæren: Den faste Jord og dens materialer. Kulstof findes blandt andet i jordens organiske materiale, kalksten og fossile brændstoffer.
Fotosyntese: Fra luften til planten
Lad os følge et kulstofatom i et CO₂-molekyle i luften. En plante optager CO₂ gennem små åbninger i bladene. Ved fotosyntese bruger planten lysenergi til at danne sukker af CO₂ og vand. Samtidig frigives oxygen, som vi også kalder ilt. Kulstofatomet er nu blevet en del af plantens sukker.
Planten kan bruge sukkeret som energikilde eller omdanne det til andre stoffer, for eksempel cellulose i cellevæggene. På den måde bliver luftens kulstof til plantemateriale. I havet udfører alger og planteplankton også fotosyntese. Planteplankton er små organismer, som driver rundt i vandet og kan udnytte sollys.
Fødekæder: Fra planten til dyret
Når en hare spiser planten, bliver noget af kulstoffet optaget i haren. Det kan bruges til at opbygge dens krop eller som brændstof i cellerne. Spiser en ræv haren, føres noget af kulstoffet videre igen. Det er samme forbindelse, du møder på siden om fødekæder.
Kulstof er stof, som kan føres rundt i kredsløb. Energi bevæger sig også gennem fødekæden, men en del afgives undervejs som varme. Derfor skal der hele tiden tilføres ny energi, især fra Solen.
Respiration og nedbrydning: Tilbage til CO₂
Ved respiration frigør cellerne energi fra organiske stoffer, for eksempel sukker. Ved den form, hvor oxygen bruges, dannes CO₂ og vand. Kulstoffet fra sukkeret bliver dermed til CO₂ igen. Både planter, dyr og mange mikroorganismer respirerer. Planter laver altså også respiration.
Når blade, døde organismer og afføring bliver nedbrudt, udnytter blandt andet bakterier og svampe materialet. En del kulstof frigives som CO₂ ved deres respiration. En anden del kan blive i jordens organiske materiale i kortere eller længere tid. Under iltfattige forhold kan der også dannes metan, CH₄, som indeholder kulstof.
Du kan få processerne forklaret sammen på siden om fotosyntese og respiration.
Havet optager og afgiver kulstof
CO₂ kan bevæge sig begge veje mellem luft og hav. Når CO₂ opløses i vand, kan det indgå i kemiske reaktioner og blandt andet omdannes til hydrogencarbonat. Det er en opløst kulstofforbindelse, som rummer en stor del af havets kulstof.
Kulstof kan også føres mod havbunden med dødt materiale og skaller. Noget nedbrydes undervejs, mens en mindre del begraves. Havet forbinder derfor de hurtige biologiske processer med langt langsommere lagring.
Det hurtige og det langsomme kulstofkredsløb
I det hurtige kredsløb flyttes kulstof blandt andet ved fotosyntese, fødeoptagelse, respiration og nedbrydning. Et kulstofatom kan vende hurtigt tilbage til luften, men det kan også opholde sig i et træ eller i jord i mange år.
I det langsomme kredsløb indgår blandt andet begravelse af materiale, dannelse af bjergarter, forvitring og vulkanisme. Forvitring er den fysiske eller kemiske nedbrydning af sten og mineraler. Disse geologiske processer kan foregå over tusinder til millioner af år.
En lille del af fortidens organiske materiale blev bevaret og omdannet til kul, olie og naturgas under særlige forhold. Det er fossile brændstoffer. Se mere om dannelsen af olie og gas. Ikke alle døde organismer bliver til fossile brændstoffer.
Hvordan påvirker mennesker kulstofkredsløbet?
Når vi brænder fossile brændstoffer, flytter vi kulstof fra langvarige lagre i undergrunden til atmosfæren som CO₂. Flytningen sker langt hurtigere end dannelsen af nye fossile brændstoffer. Skovrydning kan samtidig frigive lagret kulstof og mindske mængden af levende planter, som optager CO₂.
Land og hav optager en del af den ekstra CO₂, men ikke det hele. Derfor stiger atmosfærens CO₂-indhold. Mere CO₂ forstærker drivhuseffekten og bidrager til global opvarmning. Det afgørende er altså både, hvor meget kulstof der flyttes, og hvor hurtigt det sker.
Tjek din forståelse
- Tegn luft, plante, dyr, jord, hav og undergrund. Forbind dem med pile, og skriv processernes navne på pilene.
- Følg ét kulstofatom fra CO₂ gennem en plante og tilbage til luften.
- Forklar forskellen mellem kulstof og CO₂ samt mellem kulstoflagring og flytning af kulstof.
- Hvorfor ændrer afbrænding af fossile brændstoffer atmosfærens CO₂-indhold, selv om kulstof naturligt indgår i et kredsløb?
