碳循環

碳循環是一种生物地质化学循环,指元素在地球上的生物圈、岩石圈、土壤圈、水圈大氣中交換。碳的主要來源有四個,分別是大氣、陸上的生物圈(包括淡水系統及無生命的有機化合物)、海洋及沉積物。与氮循环和水循环一起,碳循环包含了一系列使地球能持续存在生命的关键过程和事件。碳循环描述了碳元素在地球上的回收和重复利用,包括碳沉淀。一个对湖泊的碳预算的测试可以检测这个湖泊是否起到了沉淀二氧化碳的作用。碳循环最早被 Joseph Priestley 和  Antoine Lavoisier 发现,被 Humphry Davy 所推广。

此图显示每年有數十億噸的碳,在陆地大气和海洋之间中快速碳循环的运动。黄色数字是天然的通量,红色是人类的贡献,在每年數十億噸碳计。白色數字表示儲存的碳。

主要组成部分

在地球上的主要储集池的碳库。[1]
碳库数量 (gigatons/十億噸)
大气720
海洋 (总共)38,400
总无机碳37,400
总有机碳1,000
表面层670
深层36,730
岩石圈
沉积碳酸盐> 60,000,000
油母質15,000,000
陆地生物圈 (总共)2,000
活的生物质600 - 1,000
死的生物质1,200
水生生物圈1 - 2
化石燃料 (总共)4,130
煤炭3,510
石油230
天然气140
其他 (泥炭)250

全球碳循环通常分为以下几大储集池的碳相互关联的途径交换:

碳储集之间的交流发生是各种化学,物理,地质和生物过程的结果。海洋是包含最大的地球的表面附近的碳的活跃储集池。[1]

從大氣中移走二氧化碳

植物(生產者)

光合作用會從空氣中吸入二氧化碳並轉化為碳水化合物,例如葡萄糖澱粉,接著將碳水化合物轉化為蛋白質脂肪。較新的樹林會轉化較多的二氧化碳,因為植物生長的速度較快。

動物(消費者)

動物會以植物為食物,並將植物組織的有機物消化轉化動物組織。

化石燃料

生物屍體埋在泥土下或壓縮在水底下,經過數萬年泥土或水的壓力及地下的高溫,就會生成化石燃料而儲存大量的

海中的动物

海中有壳的动物会利用海水中的碳去制造自己的壳。

其他

大氣中的二氧化碳,部分會與降雨的水結合成碳酸,落至地面經滲透後,與地底的鈣質化合成碳酸鈣。此即為鐘乳石生成原理,但此作用極為緩慢。

二氧化碳回歸大氣中

呼吸作用

植物動物細菌真菌皆會透過呼吸作用釋放二氧化碳

分解

細菌真菌會將生物屍體分解並釋放二氧化碳返回大氣中。

燃燒

當燃燒化石燃料時,便會釋放大量二氧化碳

海中的动物

当贝壳碎裂的时候、生物死亡被分解時二氧化碳會被釋放到海裡。

其他

碳酸鈣遇到酸雨鹽酸亞硫酸),將導致碳酸鈣之中封存的二氧化碳釋出到大氣。

參看

參考資料

  • Basic Principles in Biology Book 1 -Y.K.TO. Chapter 6.6 Cycling of Materials
  1. P. Falkowski, R. J. Scholes, E. Boyle, J. Canadell, D. Canfield, J. Elser, N. Gruber, K. Hibbard, P. Högberg, S. Linder, F. T. Mackenzie, B. Moore Iii, T. Pedersen, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen. . Science. 2000-10-13, 290 (5490): 291–296 [2018-04-02]. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.290.5490.291. (原始内容存档于2018-03-31) (英语).
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