m., 1. (biologie) kringproces dat zich in de natuur afspeelt, waarbij levende organismen in een of andere vorm koolstof opnemen, die later weer (als koolstofdioxide) terugkeert in de atmosfeer (e); 2. (natuurkunde) het proces waarbij vier protonen, via een aantal kernreacties met een koolstofkern als uitgangspunt, omgezet worden in een heliumkern (e).
(e) BIOLOGIE. In de natuur komen kooldioxide (C02) en carbonaten in grote hoeveelheden voor. De lucht bevat altijd C02, de hoeveelheid is echter wisselend. Normaal is het gehalte aan C02 ca. 0,0003 van het volume lucht. Deze hoeveelheid neemt toe door de ademhaling van de organismen en door verbrandingsreacties van verschillende aard (afb.). Hierbij komen nog de aanzienlijke hoeveelheden, afkomstig van vulkanische uitbarstingen. Het levend organisme haalt het voor zijn levensverrichtingen nodige arbeidsvermogen uit chemisch gebonden energie, die voor het grootste deel oxidatie-energie van de koolstof is.
De dieren en de planten zonder bladgroen (chlorofyl) gebruiken hiertoe koolstofverbindingen, die voor oxidatie vatbaar zijn. De groene planten daarentegen kunnen in het assimilatieproces koolstofdioxide reduceren, zodat zij uit C02 en water koolhydraten en andere koolstofverbindingen kunnen opbouwen. De hiertoe benodigde energie levert het zonlicht. Een deel van de op de genoemde wijze opgebouwde verbindingen wordt door de planten tijdens het ademhalingsproces verbrand, waardoor de planten de energie verkrijgen die voor hun levensverrichtingen nodig is. Een ander deel van de verbindingen blijft in de planten als voorraadstoffen aanwezig. Dit kan door plantenetende dieren als voedsel worden gebruikt.
Dit voedsel wordt voor een deel in het dierlijk organisme verbrand en levert de energie die het dier nodig heeft. Indirect zijn dus ook vleesetende dieren voor hun energiebron op planten aangewezen. Door de oxidatie van dit koolstofhoudende voedsel bij de ademhaling komt de koolstof weer in de vorm van kooldioxide in de atmosfeer terug. Er stelt zich dus een kringloop in, waardoor het voortbestaan van planten en dieren inclusief de mens verzekerd is. NATUURKUNDE. In de koolstof kringloop komt per cyclus ca. 27 MeV aan energie vrij. Samen met de proton-proton-kringloop, waarbij zes protonen via een aantal kernreacties een heliumkern en twee waterstofkernen geven, vormt dit proces de voornaamste bron van energie in de zon en de andere sterren. De hoeveelheid vrijgekomen energie volgt direct uit het massatekort, aangezien een proton een massa heeft van 1,0078, en een heliumkern 4,0026, hetgeen 0,029 minder is dan vier protonen.
De koolstofkringloop domineert in sterren met een temperatuur in de kern hoger dan ca. 20 mln. K.
