Í náttúrunni eru margir ferlar samtímis í gangi. Vistkerfi í góðu ástandi eru með virkar hringrásir kolefnis, vatns, næringarefna og kolefnis og súrefnis. Í lengra svarinu eru þessar hringrásir útskýrðar nánar
Stutt svar:
Kolefni er í sífelldum og afar flóknum og margbreytilegum hringrásum á Jörðinni. Hringrásirnar skiptast í hæga hringrás (kolefni bundið í jörðu sem kol, jarðgas og jarðolía) og hraða hringrás (ljóstillífun og binding/niðurbrot í lífverum).
Lengra svar:
Kolefni (C) er uppistaðan í öllum lífrænum efnum og er þar með eitt mikilvægasta frumefni Jarðar. Þar sem jarðvegur byggist að hluta upp af leifum lífvera, eins og plantna sem eru að rotna, inniheldur jarðvegur líka mikið magn af kolefni. Helstu svokölluðu gróðurhúsalofttegundir, eins og koltvíoxíð (CO2) og metan (CH4), eru kolefnissameindir. Kolefnið er í sífelldum og afar flóknum og margbreytilegum hringrásum á Jörðinni. Hringrásirnar má flokka í hæga og hraða hringrás.
Í hröðu kolefnishringrásinni binda plöntur orku sólarinnar og umbreyta koltvíoxíði í kolefni og súrefni með ljóstillífun. Kolefnið er geymt í plöntuvefjum sem byggingarefni og súrefnið fer út í andrúmsloftið. Þegar dýr og mannfólk nærast á plöntum fá þau þannig m.a. kolefni til þess að nota sem byggingarefni. Svo anda þau súrefninu að sér og frá sér koltvíoxíði sem fer út í andrúmsloftið. Þegar plöntur, dýr og mannfólk deyja, fer af stað niðurbrot á lífrænum vefjum (byggingarefni) og við það losnar koltvíoxíð aftur út í andrúmsloftið. Hluti af lífrænum leifum geymist í jarðveginum, mislengi eftir umhverfisaðstæðum.
Í gegnum langa jarðsögu hefur mikið af kolefni safnast saman í iðrum jarðar, lífrænar leifar sem hafa umbreyst í kol, jarðgas og jarðolíu. Án inngripa mannsins er það kolefni bundið fast langt niðri í jörðinni og losnar bara mjög, mjög hægt við veðrun. M.a. telst dvalartími kolefnis í setbergi um 200 milljónir ára. Svona er hæga kolefnishringrásin án inngripa mannsins.
Hraða hringrásin á sér í raun stað innan hægu kolefnishringrásarinnar. Undir eðlilegum kringumstæðum eru þessar hringrásir í jafnvægi og nokkur stöðugleiki er í hlutfalli milli hringrásanna. Með því að taka jarðefnaeldsneyti úr iðrum jarðar og brenna það hefur maðurinn raskað þessu jafnvægi og losað um kolefni sem annars myndi liggja kyrrt og óbreytt. Þar með hækkar magn koltvíoxíðs í andrúmslofti mjög mikið. Verið er að losa mikið af kolefni úr hægu hringrásinni og koma því inn í hröðu hringrásina. Með þessari tengingu milli hægu og hröðu hringrásar er verið að koma hröðu hringrásinni algerlega úr jafnvægi.
Til viðbótar hefur maðurinn haft mikil neikvæð áhrif beint á hröðu kolefnishringrásina m.a. með því að minnka magn gróðurs á jörðinni og eyða jarðvegi (skógar-, gróður- og jarðvegseyðing). Vegna þessa, auk mengunar og minnkunar lífbreytileika, hefur átt sér stað töluverð losun koltvíoxíðs með jarðvegs- og gróðureyðingu auk þess sem bæði minni gróður og jarðvegur hafa síminnkandi getu til þess að binda koltvíoxíð úr andrúmslofti. Þar með eykst ójafnvægið í hröðu hringrásinni enn meira.
Handbók um menntun til sjálfbærni bls 136
Sjá einnig: gróður- og jarðvegseyðing, tap á búsvæðum
Kolefni (C) er mikilvægt frumefni sem finnst í öllum lífverum og votlendi og skógar eru mikilvægar kolefnisgeymslur. Kolefni og súrefni (O) hreyfast um vistkerfin með hjálp sólarinnar. Plöntur og þörungar (og sumar bakteríur og frumdýr) geta nýtt sér sólarljós, koltvíoxíð (CO2) og vatn (H2O) til að búa til næringu (glúkósa) og súrefni. Þetta ferli kallast ljóstillífun. Því súrefni sem myndast getum við mannfólkið og önnur dýr andað að okkur og svo öndum við frá okkur koltvíoxíði.
Stutt svar:
Lífverur taka upp næringarefni eins og nitur, fosfór og brennisteinn. Þegar lífverur deyja eða losa frá sér úrgang brotar lífræna efnið niður með aðstoð baktería og annarra örvera og er þá tilbúið til að nýtast öðrum lífverum.
Lengra svar:
Íslensk mold er frjósöm eldfjallajörð sem getur bundið mikið af vatni en á sama tíma loðir hún ekki vel saman. Vegna þessa eiginleika sinna þá er íslenskum jarðvegi hætt við rofi. Hringrásir næringarefna eru nauðsynlegar í starfsemi vistkerfa. Eins og þegar við borðum mat, taka lífverur upp næringarefni úr jarðvegi, andrúmslofti eða með því að nærast á öðrum lífverum.Þegar lífverur deyja eða losa frá sér úrgang, brotnar lífræna efnið niður með aðstoð baktería og annarra örvera, sem einnig eru kallaðar sundrendur. Næringarefnin losna þannig aftur út í jarðveginn. Smádýr eins og ánamaðkar gegna einnig mikilvægu hlutverki í hringrás næringarefna því þeir grafa göng sem koma súr efni niður í moldina og þeir flýta fyrir sundrun lífræns efnis í jarðveginum.
Þessi næringarefni sem sundrendur og ánamaðkar hafa losað út í jarðveginn eru til dæmis nitur, fosfór og brennisteinn. Þau nýtast plöntum því þær þurfa næringarríkan jarðveg til að dafna. Að auki þurfa plöntur orku frá sólinni, koltvíoxíð úr andrúmsloftinu og vatn. Í vistkerfum sem hafa skemmst eða hnignað hefur hringrás þessara næringarefna rofnað og þá hverfa þau smám saman úr umhverfinu. Í hafinu er einnig hringrás næringarefna. Þar gegna hvalir m.a. stóru hlutverki, bæði með úrgangi sínum og einnig þegar þeir deyja. Hvalaskíturinn flýtur á yfirborðinu og dreifir þannig næringarefnunum upp í efri lög hafsins.
Sjá einnig: vistheimt
Í náttúrunni eru margir ferlar samtímis í gangi. Hringrás vatns er slíkt ferli og þegar vistkerfi er í góðu ástandi er hún mjög virk. Þegar rignir á landi, lekur vatnið hægt ofan í jarðveginn og nýtist þeim lífverum sem þar eru. Vatnið gufar svo upp, þéttist og kólnar í háloftunum og fellur aftur niður til jarðar og skapar þannig hringrás. Í vistkerfi sem hefur hnignað eða skemmst hefur vatnshringrásin rofnað. Ef jarðvegur og gróður eru horfin flýtur rigningarvatnið ofan á yfirborðinu og getur valdið flóðum eða, ef undirlagið er t.d. möl og sandur, sígur það svo hratt niður að lífverur í kerfinu ná ekki að nýta það.
