为什么要研究碳循环？

碳循环有两个重要的原因值得学习和理解。

碳是我们所知道的生命所必需的元素。生物从环境中获取碳。当它们死亡时，碳会返回到没有生命的环境中。然而，生活物质中的碳浓度（18%）比地球中的碳浓度（0.19%）高100倍左右。生物对碳的吸收和非生物环境对碳的返回是不平衡的。

第二大原因是碳循环在全球气候中起着关键作用。尽管碳循环是巨大的，但人类能够影响它并改变生态系统。化石燃料燃烧释放的二氧化碳大约是植物和海洋净吸收量的两倍。

碳循环中的碳形态

碳在碳循环中以多种形式存在。

非生物环境中的碳

非生物环境包括从未存在过的物质以及生物体死亡后残留的含碳物质。碳存在于水圈、大气圈和地圈的非生命部分，如下所示：

• 碳酸盐（碳酸钙）岩：石灰岩和珊瑚
• 死有机物，如土壤中的腐殖质
• 死有机物化石燃料（煤、石油、天然气）
• 空气中的二氧化碳（CO2）
• 溶解在水中形成HCO3的二氧化碳−

碳如何进入生命物质

碳通过自养生物进入生命物质，自养生物是一种能够从无机物质中产生自身营养的生物。

• 光自养生物负责将大部分碳转化为有机养分。光自养生物，主要是植物和藻类，利用太阳光、二氧化碳和水生成有机碳化合物（如葡萄糖）。
• 化学自养生物是将二氧化碳转化为有机形式的细菌和古细菌，但它们通过分子氧化而不是阳光获得反应能量。

碳如何返回非生物环境

碳通过以下途径返回大气和水圈：

• 燃烧（作为元素碳和几种碳化合物）
• 动植物的呼吸作用（如二氧化碳、二氧化碳）
• 衰变（如果存在氧气，则为二氧化碳；如果不存在氧气，则为甲烷、CH4）

深碳循环

碳循环通常包括穿过大气层、生物圈、海洋和地球圈的碳运动，但地球圈地幔和地壳之间的深层碳循环不如其他部分那么容易理解。如果没有板块运动和火山活动，碳最终会被困在大气中。科学家认为，地幔中储存的碳量大约是地表碳量的1000倍。

来源

• 阿彻，大卫（2010）。全球碳循环。普林斯顿：普林斯顿大学出版社。ISBN 9781400837076。
• 法尔科夫斯基，P。；斯科尔斯，R.J。；博伊尔，E。；等人（2000年）。“全球碳循环：考验我们对地球作为一个系统的认识”。科学。290 (5490): 291–296. 内政部：10.1126/science.290.5490.291
• Lal，Rattan（2008年）。“全球碳库中大气CO2的封存”。能源与环境科学。1: 86–100. 内政部：10.1039/b809492f
• 莫尔斯。；麦肯齐，F.T.（1990）。“第9章当前的碳循环和人类影响”。沉积碳酸盐岩的地球化学。沉积学的发展。48第447-510页。内政部：10.1016/S0070-4571（08）70338-8。ISBN 9780444873910。
• 普伦蒂斯，I.C.（2001年）。“碳循环与大气二氧化碳”。在霍顿，J.T.（编辑）。2001年气候变化：科学基础：第一工作组对政府间气候变化专门委员会第三次评估报告的贡献。