Kolets kretslopp är grunden för allt liv på jorden och binder samman atmosfär, växter, djur, mark, hav och till och med berg. Det är en naturlig process där kolatomer ständigt cirkulerar mellan olika delar av biosfären. Utan denna balans hade jorden snabbt blivit antingen obeboeligt kall eller farligt varm. I dag vet forskare, att kretsloppet har rubbats av människans påverkan, vilket driver klimatförändringarna.
Växternas nyckelroll – fotosyntesen som fångar kol
Genom fotosyntesen fångar växter upp koldioxid (CO₂) ur atmosfären och omvandlar den till glukos med hjälp av solljus och vatten. Den kemiska formeln är:
6 CO₂ + 6 H₂O + ljusenergi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Kolet binds i växternas biomassa – i blad, stammar och rötter – och fungerar som energireserv för allt liv. Fotosyntesen är alltså det första och viktigaste steget i kolets biologiska cykel.
I Sverige har Lunds universitet och nätverket ICOS (Integrated Carbon Observation System) etablerat forskningsstationer som mäter hur mycket kol svenska skogar fångar upp. Stationer som Hyltemossa i Skåne och Norunda i Uppland övervakar ständigt koldioxidflöden i atmosfären. Dessa data visar att svenska skogar fungerar som en enorm kolsänka – de absorberar cirka 37 miljoner ton CO₂ per år.
Nedbrytning och cellandning – när kol frigörs igen
Alla organismer andas eller bryter ner kolbaserade ämnen för energi. Djur andas ut CO₂ genom cellandning, och när växter eller djur dör bryts de ner av mikroorganismer som frigör kol tillbaka till atmosfären eller marken.
I svenska skogar och jordar är denna process särskilt effektiv tack vare det kalla klimatet, som gör att nedbrytningen går långsammare och en del kol stannar kvar i marken som organiskt material. Det är därför svenska torvmarker och myrar är några av de största naturliga kollagren i Europa.
Kol i marken och grundvattnet – Sveriges dolda kolreservoarer
Marken är inte bara en yta – den är ett gigantiskt kolmagasin. Kol lagras i växtrester, humus och rötter, men en del transporteras även ner i grundvattnet. Svensk forskning från SGU (Sveriges geologiska undersökning) visar att koncentrationen av löst kol i grundvattnet har ökat med nästan 30 % sedan 1980-talet, vilket tyder på att förändringar i klimat och markanvändning påverkar hur kol rör sig i det hydrologiska systemet.
Grundvatten transporterar dessutom kol till sjöar och vattendrag, där det kan omvandlas till koldioxid och återgå till atmosfären. Denna process, ofta förbisedd i globala modeller, spelar en viktig roll i Sveriges kolbalans.
Havets roll – kolpumpen som styr klimatet
Haven är jordens största kolreservoar och tar upp ungefär hälften av allt mänskligt utsläppt CO₂. I havsvatten omvandlas gasen till kolsyra och vidare till bikarbonat och karbonatjoner. Dessa används av marina organismer för att bygga skal av kalciumkarbonat (CaCO₃).
När dessa organismer dör sjunker skalresterna till botten och bildar sediment som på lång sikt blir till kalksten. Gotlands kalkberg är till exempel rester av gamla marina organismer som lagrade kol för över 400 miljoner år sedan.
Men forskare har visat att ett varmare hav absorberar mindre koldioxid – vilket betyder att den naturliga “koldioxidsänkan” försvagas i takt med den globala uppvärmningen.
Den långsamma kolcykeln – berg, fossila bränslen och geologisk tid
En del kol binds inte i levande organismer utan i mark och berg under miljontals år. När växt- och djurmaterial täcks av sediment kan det under högt tryck och värme omvandlas till fossila bränslen som stenkol, olja och naturgas.
Geologen Arvid Högbom, verksam i Sverige i slutet av 1800-talet, var en av de första som beräknade mängden koldioxid som frigörs vid förbränning av fossila bränslen – en upptäckt som lade grunden till klimatforskningen.
Människans påverkan – rubbningen av balansen
Sedan industrialiseringen har människan frigjort enorma mängder kol som varit lagrat i mark och berg i miljontals år. Genom förbränning av fossila bränslen, cementproduktion, avskogning och jordbruk släpps mer koldioxid ut än naturen hinner ta upp.
I Sverige står transportsektorn, industrin och energiproduktionen för den största delen av utsläppen. Samtidigt pågår intensiv forskning på hur man kan återställa balansen. Tekniker som BECCS (Bio-Energy with Carbon Capture and Storage) och biochar (biokol) utvecklas för att aktivt ta bort koldioxid ur atmosfären.
Svensk forskning på framtidens kolhantering
Sverige är ett av de länder som leder forskningen om hur man ska minska koldioxidhalten i atmosfären utan att stoppa den naturliga kolcykeln. Lunds universitet, Chalmers, SLU och RISE samarbetar för att förstå hur skogar, jordar, träprodukter och bioenergi kan användas för att skapa “negativa utsläpp”.
Ett projekt vid Södra forskningsstiftelsen har investerat nära 9 miljoner kronor i att kartlägga hur kol lagras i svenska träprodukter och jordmåner. Resultaten visar att träbyggnader kan fungera som långlivade kollager under flera decennier.
Samtidigt pågår experiment vid Norunda och Hyltemossa där forskare mäter hur klimatförändringar påverkar fotosyntes, respiration och kolutbyte i skogar. Dessa mätningar är en del av det europeiska nätverket ICOS, som även mäter metanutsläpp och markandning i realtid.
Intressant fakta om kolets kretslopp i Sverige
- En svensk gran kan lagra upp till 1 ton koldioxid under sin livstid.
- Sveriges skogar täcker över 70 % av landytan och binder mer kol än landets totala årliga utsläpp.
- Torvmarker i Norrland lagrar så mycket kol att de motsvarar över 50 års svenska utsläpp om de skulle frigöras.
- Grundvatten i Sverige har ökat sin koldioxidhalt snabbare än atmosfären under de senaste 40 åren.
- Kalkstenen på Gotland är resultatet av ett forntida kolkretslopp som pågick för över 400 miljoner år sedan.
Kolets två cykler – snabb och långsam
Kolets kretslopp kan delas in i två huvudsakliga system:
- Den snabba cykeln (dagar till århundraden): Kol cirkulerar mellan atmosfären, biosfären och haven genom fotosyntes, cellandning och förmultning.
- Den långsamma cykeln (miljontals år): Kol lagras i sediment, fossila bränslen och kalkberg. Förbränning och vulkanism frigör kol långsamt tillbaka till atmosfären.
Svenska forskare vid BECC (Biodiversity and Ecosystem Services under Changing Climate) studerar hur dessa två cykler samverkar i ett förändrat klimat. De undersöker hur torka, temperatur och markfuktighet påverkar kolflöden i både skog och jordbruksmark.
Kolets kretslopp är alltså inte bara ett globalt fenomen utan en levande process som pågår i varje svensk skog, myr, sjö och havsvik – och som idag står i centrum för både klimatvetenskap och framtida lösningar.