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O ciclo do carbono é um dos vários ciclos biogeoquímicos pelos quais os vários compostos necessários à vida, como água, nitrogênio, enxofre, carbono e fósforo, são reciclados continuamente por processos metabólicos, geológicos e meteorológicos. O carbono existe como dióxido de carbono na atmosfera e é dissolvido nos oceanos, como carbono orgânico em organismos vivos e como parte de minerais de sedimentos como o carbonato de cálcio. Normalmente, os movimentos de carbono entre esses diferentes reservatórios se equilibram efetivamente, de modo que a quantidade de carbono em cada um é relativamente constante ou muda apenas ao longo de milênios. Desde a revolução industrial, no entanto, os seres humanos queimam combustíveis fósseis e liberam enormes quantidades de carbono na atmosfera, o que pode ter impactos de longo alcance no clima e nos ecossistemas.
Fatores Biológicos
O carbono é um dos elementos mais importantes para a vida e, por definição, faz parte de todas as moléculas orgânicas. O dióxido de carbono na atmosfera é transformado em carbono orgânico por plantas fotossintéticas, algas e fitoplâncton, também conhecidos como "produtores". Quase todos os outros organismos, incluindo todos os animais, obtêm seu carbono desses produtores. Todos os organismos, inclusive os produtores, liberam dióxido de carbono como resultado da respiração celular, o processo pelo qual os carboidratos são metabolizados para liberar a energia necessária para a vida. Entre os efeitos da fotossíntese e a respiração celular, os ciclos de carbono entre a atmosfera e a biosfera. As exceções mais importantes são os organismos, principalmente o fitoplâncton e outros animais com conchas feitas de carbonato de cálcio, que são enterrados sob sedimentos no fundo do oceano antes que seu carbono possa ser liberado através da decomposição. Esse carbono é efetivamente removido das partes biológicas e atmosféricas do ciclo do carbono, eventualmente assumindo a forma de calcário ou, sob certas condições, petróleo, carvão ou gás natural.
Fatores geológicos
Ao mesmo tempo em que mais calcário e minerais contendo carbono estão sendo formados lentamente, os sedimentos existentes estão sendo lentamente corroídos pelas forças do vento e da precipitação. O calcário e outros sedimentos são dissolvidos pela água da chuva, liberando carbono de volta para a biosfera. A subdução, que ocorre quando uma placa tectônica é forçada sob outra, também é uma parte importante do ciclo do carbono. Sedimentos contendo carbono são empurrados o suficiente abaixo da superfície para derreter, liberando eventualmente seu carbono. Esse carbono é liberado repentinamente, como parte de erupções vulcânicas, e gradualmente, como vazamentos através de fontes termais, fissuras e respiradouros.
Combustíveis fósseis
O principal impacto dos seres humanos no ciclo do carbono é através da queima de combustíveis fósseis, que liberam carbono enterrado na atmosfera. Os combustíveis fósseis, que incluem petróleo, gás natural e carvão, são usados em quase todos os aspectos da economia global. Os automóveis são o exemplo mais visível, mas mais dióxido de carbono é realmente produzido pelas usinas de carvão e gás natural, que produzem eletricidade para uso industrial e residencial. A agricultura industrial também funciona com energia de combustíveis fósseis. Todos os fertilizantes artificiais são sintetizados por um processo que queima combustíveis fósseis - geralmente gás natural. Vários estudos acompanharam mudanças no dióxido de carbono ao longo do último meio século. O estudo mais longo foi iniciado em 1958 por Charles Keeling, no Havaí, e mostra um rápido aumento nos níveis de carbono atmosférico. Evidências de núcleos de gelo sugerem que os níveis de carbono são mais altos do que em meio milhão de anos
Desmatamento
O desmatamento generalizado, particularmente em áreas tropicais, faz com que mais carbono seja liberado através da decomposição e menos carbono seja sequestrado via fotossíntese, o processo pelo qual plantas e algumas bactérias usam a energia da luz solar para construir carboidratos a partir do dióxido de carbono da atmosfera. Embora algumas áreas tenham sido reservadas para a preservação da vida selvagem, muito mais são vulneráveis à queima e ao desmatamento para fins de colheita de madeira e desmatamento de terras agrícolas.
O efeito estufa
A principal preocupação com o aumento dos níveis de dióxido de carbono vem do fato de que o dióxido de carbono é um gás de efeito estufa. Ele captura a radiação infravermelha da superfície da Terra, que de outra forma escaparia para o espaço, isolando efetivamente o planeta e aumentando sua temperatura. O Painel Internacional das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, juntamente com muitas pessoas da comunidade científica, acredita que os humanos estão perturbando o ciclo do carbono o suficiente para mudar drasticamente o clima global, com conseqüências potencialmente enormes para a biodiversidade, a agricultura, o clima e a saúde geral de todos os ecossistema do planeta.