เนื้อหา
วัฏจักรคาร์บอนเป็นหนึ่งในวัฏจักร biogeochemical หลายอย่างที่สารประกอบต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อชีวิตเช่นน้ำไนโตรเจนซัลเฟอร์คาร์บอนและฟอสฟอรัสถูกนำกลับมาใช้ใหม่อย่างต่อเนื่องผ่านกระบวนการเมตาบอลิกธรณีวิทยาและอุตุนิยมวิทยา คาร์บอนมีอยู่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและละลายในมหาสมุทรเช่นเดียวกับคาร์บอนอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิตและเป็นส่วนหนึ่งของแร่ตะกอนเช่นแคลเซียมคาร์บอเนต โดยปกติการเคลื่อนที่ของคาร์บอนระหว่างแหล่งกักเก็บต่าง ๆ เหล่านี้มีความสมดุลอย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นปริมาณของคาร์บอนในแต่ละแห่งนั้นค่อนข้างคงที่หรือมีการเปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลานับพันปีเท่านั้น อย่างไรก็ตามตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมมนุษย์ได้เผาเชื้อเพลิงฟอสซิลและปล่อยคาร์บอนจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งอาจส่งผลกระทบกว้างขวางต่อสภาพภูมิอากาศและระบบนิเวศ
ปัจจัยทางชีวภาพ
คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับชีวิตและโดยความหมายเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์ทั้งหมด คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศกลายเป็นคาร์บอนอินทรีย์โดยพืชสังเคราะห์แสงสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนาม "ผู้ผลิต" เกือบทุกสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ รวมถึงสัตว์ทั้งหมดได้รับคาร์บอนจากผู้ผลิตในที่สุด สิ่งมีชีวิตทั้งหมดผู้ผลิตรวมปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อันเป็นผลมาจากการหายใจของเซลล์ซึ่งเป็นกระบวนการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตเพื่อปล่อยพลังงานที่จำเป็นต่อชีวิต ระหว่างผลกระทบของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจของเซลล์วัฏจักรคาร์บอนระหว่างบรรยากาศและชีวมณฑล ข้อยกเว้นที่สำคัญที่สุดคือสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นส่วนใหญ่แพลงก์ตอนพืชและสัตว์อื่น ๆ ที่มีเปลือกหอยที่ทำจากแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งถูกฝังอยู่ใต้ตะกอนที่ด้านล่างของมหาสมุทรก่อนที่คาร์บอนจะถูกปล่อยออกมาจากการย่อยสลาย คาร์บอนนี้ถูกลบออกจากส่วนทางชีวภาพและบรรยากาศของวัฏจักรคาร์บอนอย่างมีประสิทธิภาพในที่สุดก็อยู่ในรูปของหินปูนหรือภายใต้เงื่อนไขบางประการน้ำมันถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ
ปัจจัยทางธรณีวิทยา
ในขณะเดียวกันหินปูนและแร่ธาตุที่ประกอบด้วยคาร์บอนจะค่อยๆก่อตัวขึ้นอย่างช้าๆตะกอนที่มีอยู่จะถูกกัดกร่อนอย่างช้าๆโดยแรงลมและการตกตะกอน หินปูนและตะกอนอื่น ๆ จะถูกละลายโดยน้ำฝนปล่อยคาร์บอนกลับคืนสู่ชีวมณฑล การเหลื่อมซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งถูกบังคับภายใต้อีกแผ่นหนึ่งก็เป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรคาร์บอน ตะกอนที่มีคาร์บอนจะถูกผลักออกไปต่ำกว่าพื้นผิวที่ละลายจนปล่อยคาร์บอนออกมาในที่สุด คาร์บอนนี้จะถูกปล่อยออกมาอย่างกระทันหันโดยเป็นส่วนหนึ่งของการปะทุของภูเขาไฟและค่อยๆรั่วซึมผ่านน้ำพุร้อนรอยแยกและช่องระบายอากาศ
พลังงานจากถ่านหิน
ผลกระทบหลักของมนุษย์ในวัฏจักรคาร์บอนคือผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งปล่อยคาร์บอนที่ถูกฝังไว้ในบรรยากาศ เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งรวมถึงปิโตรเลียมก๊าซธรรมชาติและถ่านหินถูกนำมาใช้ในเกือบทุกแง่มุมของเศรษฐกิจโลก รถยนต์เป็นตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุด แต่คาร์บอนไดออกไซด์ที่ผลิตได้จริงมากขึ้นโดยโรงงานถ่านหินและก๊าซธรรมชาติที่ผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย อุตสาหกรรมการเกษตรยังใช้พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลอีกด้วย ปุ๋ยสังเคราะห์ทั้งหมดถูกสังเคราะห์โดยกระบวนการที่เผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งโดยปกติจะเป็นก๊าซธรรมชาติ การศึกษาต่างๆได้ติดตามการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา การศึกษาที่ดำเนินมายาวนานที่สุดเริ่มขึ้นในปี 2501 โดยชาร์ลส์คีลิงในฮาวายและแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของระดับคาร์บอนในบรรยากาศ หลักฐานจากแกนน้ำแข็งแสดงให้เห็นว่าระดับคาร์บอนสูงกว่าระดับคาร์บอนในครึ่งปีที่ผ่านมา
ตัดไม้ทำลายป่า
การตัดไม้ทำลายป่าอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะในพื้นที่เขตร้อนทำให้คาร์บอนถูกปล่อยออกมามากขึ้นจากการย่อยสลายและคาร์บอนน้อยลงที่จะถูกแยกออกจากการสังเคราะห์ด้วยแสงกระบวนการที่พืชและแบคทีเรียบางชนิดใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ แม้ว่าบางพื้นที่ได้รับการจัดสรรเป็นรักษาสัตว์ป่า แต่ก็มีความเสี่ยงที่จะถูกไฟไหม้และตัดเพื่อวัตถุประสงค์ในการเก็บเกี่ยวไม้และการล้างที่ดินเพื่อเกษตรกรรม
ภาวะโลกร้อน
ความกังวลหลักเกี่ยวกับการเพิ่มระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจก มันจับกับรังสีอินฟราเรดจากพื้นผิวโลกซึ่งอาจหนีออกไปสู่อวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพป้องกันดาวเคราะห์และเพิ่มอุณหภูมิของมัน คณะมนตรีระหว่างประเทศว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศพร้อมกับคนจำนวนมากในชุมชนวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามนุษย์กำลังปั่นป่วนวัฏจักรคาร์บอนมากพอที่จะเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกอย่างรุนแรงโดยมีผลกระทบมากมายต่อความหลากหลายทางชีวภาพการเกษตรสภาพอากาศและสุขภาพโดยรวมของทุก ๆ ระบบนิเวศบนโลก