碳是构成生物体和贮藏光能的主要元素,在自然界中以碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机体和CO2、碳酸盐等无机体的形式存在,并在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和化石燃料(石油、煤等)等环境因素中进行碳循环,如图1-1所示。光合生物通过光合作用吸收大气中的CO2和H20形成碳水化合物,同时释放氧气。碳水化合物通过食物链逐级往高的营养级流动,并转换为不同的形式。同时,动物通过呼吸作用吸入O2而放出CO2,生物残体被微生物分解,矿化时也释放出CO2,这些经过生命系统的CO2又重新返回空气中。此外,化石燃料的燃烧,自然界的火山喷发、地震也会将固定的碳元素以CO2的形式释放到大气中。另外,CO2通过扩散作用在大气和水体之间循环,进入水体中的CO2会被吸收形成新的碳酸盐岩石,也可以通过死亡动植物的遗骸进入地壳形成化石燃料。
碳循环对环境的影响主要表现在大气中的CO2含量。大气中CO2的体积分数虽然只有0.035%,但其稳定性,尤其是化石燃料燃烧排放大量的CO2对全球气候变化产生了不可忽视的影响。
碳循环的意义:
碳循环是无机环境和有机生物之间的物质循环锁链,保持了大气中的CO2平衡。
碳在无机环境中存在形式是碳酸盐和CO2;在生物群落中的存在形式是含碳有机物;在生物群落与无机环境之间的循环是以CO2的形式进行的,在生物群落内部的流动是以有机物的形式进行的。
CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的,主要是绿色植物的光合作用。生物群落中的有机碳是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用将有机物彻底分解成CO2和H2O,归还到无机环境中。
碳循环的基本特点
1、自然界碳循环的基本过程如下:大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换。
2、有机体和大气之间的碳循环 绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。
植物和动物的呼吸将摄入的一部分碳转化为二氧化碳并释放到大气中,而另一部分构成或储存在生物体中,动植物死亡后,残渣中的碳通过微生物的分解变成二氧化碳,最终排放到大气中。 二氧化碳在大气中的循环大约需要20年。
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