Cyklus uhlíku: základy

Chemický prvek uhlík (\mathrm{C}) je zásadní pro život na Zemi. Je součástí organických látek v živých organizmech (např. sacharidů/cukrů, tuků, bílkovin).

Uhlík se také nachází v zemské kůře, např. jako minerál grafit nebo jako součást uhličitanu vápenatého (\mathrm{CaCO_3}, např. ve vápenci). Uhlík se v rámci organických látek nachází v zemním plynu, uhlí či ropě (z té se vyrábí např. benzín či nafta). Zemní plyn, uhlí a paliva vyrobená z ropy lze označit jako fosilní paliva.

V atmosféře je uhlík vázaný v plynném oxidu uhličitém (\mathrm{CO_2}).

Oxid uhličitý je skleníkový plyn. Zvětšování jeho množství v atmosféře vlivem lidské činnosti způsobuje klimatickou změnu. Proto je užitečné uvědomit si, jak se uhlík (jako součást oxidu uhličitého) dostává do atmosféry a z ní.

Fotosyntéza

Fotosyntézu provádějí zejména řasy/rostliny. Využívá se při ní oxid uhličitý a voda. Za účasti světla vznikají organické látky bohaté na energii a kyslík. Fotosyntéza tedy vede k odstraňování uhlíku z atmosféry a jeho ukládání do organické hmoty (např. do dřeva, do půdy).

Buněčné dýchání

Drtivá většina živých organizmů (včetně těch fotosyntetizujících) používá k získávání energie buněčné dýchání (přesněji aerobní respiraci). V rámci buněčného dýchání živiny reagují s kyslíkem, uvolňuje se využitelná energie, vzniká oxid uhličitý a voda.

Rozklad

Rozkladači získávají energii zpracováním látek z odumřelých organizmů. Pokud látky ve výsledku zpracují pomocí kvašení či buněčného dýchání, uvolňuje se oxid uhličitý. V případě tzv. anaerobní respirace („dýchání bez účasti kyslíku“) se může uvolňovat i methan (\mathrm{CH_4}), který je též skleníkovým plynem.

Další děje

• Oxid uhličitý se do určité míry může rozpouštět ve vodě, což vede k okyselování (acidifikaci) oceánů.
• Oxid uhličitý se dále dostává do atmosféry vlivem aktivity sopek (ve srovnání s lidskou činností se ho sopečnou činností uvolňuje asi 60× méně).

Činnost člověka a globální souvislosti

Člověk ke své činnosti potřebuje energii. Tu mnohdy získává spalováním biomasy nebo fosilních paliv (např. v průmyslu, dopravě, energetice). To vede k uvolňování oxidu uhličitého do atmosféry.

Na emisích oxidu uhličitého se dále podílí změny využití půdy a odlesňování (ekosystémy ztrácejí schopnost vázat uhlík, uvolňuje se uhlík nashromážděný v biomase). Odlesňování se týká např. tajgy či tropických lesů.

Oxid uhličitý vzniká i při zpracování některých surovin, např. pálení vápence na vápno/cement či při výrobě oceli.

Množství oxidu uhličitého v atmosféře se zvětšuje, tedy rychlost uvolňování převyšuje rychlost ukládání v přírodě.