1.4 Samspillet mellom sfærene

Når sfærene snakker sammen

Nå vet du at jorden har fire sfærer. Men hvis de bare lå der hver for seg, ville planeten vært ganske kjedelig -- og livløs. Det interessante skjer i møtepunktene, der sfærene utveksler energi og materie og påvirker hverandre. Dette samspillet driver mange av jordens viktigste prosesser.

Tenk på en enkelt regndråpe. Den begynner som vanndamp i atmosfæren, faller som nedbør i hydrosfæren, siger ned i bakken og forvitrer berget i geosfæren, og blir tatt opp av en plante i biosfæren. Én dråpe har rørt ved alle fire sfærene. Slik er det hele tiden: hver sfære kan påvirke alle de andre. Geosfæren sender vulkangasser til atmosfæren og næring til jorda. Hydrosfæren eroderer fjell og fordamper til luft. Atmosfæren gir nedbør og forvitrer berg. Og biosfæren driver fotosyntese, transpirasjon og etterlater fossiler i berget.

Karbonets store reise

Det beste eksempelet på samspill er kanskje karbonkretsløpet. Karbon sirkulerer uavbrutt mellom alle fire sfærer, og det skjer i to tempoer.

Det korttidskarbonkretsløpet går over år til tiår. Planter tar opp $CO_2$ fra atmosfæren gjennom fotosyntese (atmosfære til biosfære). Når de ånder og brytes ned, slippes $CO_2$ ut igjen (biosfære til atmosfære). $CO_2$ løses også i havet (atmosfære til hydrosfære), og frigjøres igjen når havvann varmes opp (hydrosfære til atmosfære).

Det langtidskarbonkretsløpet går over millioner av år. Døde organismer begraves og blir til fossilt brensel (biosfære til geosfære). Vulkaner slipper ut $CO_2$ som har vært lagret i berget (geosfære til atmosfære). På havbunnen dannes kalkstein (hydrosfære til geosfære), og forvitring av kalkstein frigjør karbon igjen (geosfære til hydrosfære).

Vi samler dette i et begrep: biogeokjemiske kretsløp er sykluser der grunnstoffer som karbon, nitrogen og fosfor sirkulerer mellom biosfæren, geosfæren, hydrosfæren og atmosfæren. Det er disse kretsløpene som opprettholder balansen i hele jordsystemet.

Tre fortellinger om samspill

La oss se på flere konkrete eksempler der sfærene jobber sammen.

Først vulkanutbruddet, der geosfæren påvirker alle de andre. Gasser som $CO_2$ og $SO_2$ slippes til atmosfæren, aske påvirker vær og klima, naturlig næringsrik vulkansk jord gir grobunn for planter, og lavastrømmer endrer hvor elvene renner.

Deretter forvitringen, der atmosfæren og hydrosfæren sammen påvirker geosfæren. Regnvann fra hydrosfæren blander seg med $CO_2$ fra atmosfæren og blir svakt surt. Dette løser sakte opp kalkstein og andre bergarter, og frigjør samtidig næring som planter i biosfæren kan bruke.

Til slutt korallrevet, som involverer alle fire sfærer på en gang. Korallene tilhører biosfæren, men de bygger kalkstrukturer som blir en del av geosfæren. De henter kalsium fra havvannet i hydrosfæren. Og de påvirkes av atmosfærisk $CO_2$, som løses i havet og fører til havforsuring -- noe som gjør det vanskeligere for korallene å bygge skjelettene sine.

Et siste, storslått eksempel er overgangen fra istid til mellomistid. Små endringer i jordens bane øker solstrålingen på den nordlige halvkule. Is begynner å smelte (atmosfære og hydrosfære). Da slår en positiv tilbakekobling inn: mindre is gir lavere refleksjon, som gir mer oppvarming og enda mer smelting. Vegetasjon sprer seg nordover (biosfære), isbreer trekker seg tilbake og avdekker nytt land (geosfære), havnivået stiger og havstrømmer endres (hydrosfære), og $CO_2$ og metan øker (atmosfære). En liten startendring forsterkes gjennom samspillet mellom alle sfærene.

Oppsummering

Sfærene er aldri isolerte -- de påvirker hverandre uavbrutt gjennom utveksling av energi og materie, og dette samspillet driver jordens prosesser. Karbonkretsløpet viser det tydelig: et raskt korttidskretsløp over år til tiår (fotosyntese, ånding, opptak i hav) og et tregt langtidskretsløp over millioner av år (fossilt brensel, vulkaner, kalkstein). Slike sykluser kaller vi biogeokjemiske kretsløp, og de holder systemet i balanse.

Vi så samspillet i praksis gjennom vulkanutbrudd, kjemisk forvitring og korallrev -- og ikke minst i overgangen fra istid til mellomistid, der en liten endring forsterkes gjennom positiv tilbakekobling og samvirke mellom alle fire sfærer.