Vol.208「炭素循環」

炭素サイクルは、地球の生物圏(生物)、大気(空気)、水圏(水)、および地球圏(地球)の間の炭素の貯蔵と交換を記述する。

なぜカーボンサイクルを研究するのか?

炭素は私たちが知っているように生命にとって不可欠な要素である。生きている生物は、環境から炭素を得る。それらが死ぬと、炭素は非生活環境に戻される。しかし、生物中の炭素濃度(18%)は、地球の炭素濃度(0.19%)より約100倍高い。

生きている生物への炭素の取り込みと非生活環境への炭素の戻りはバランスが取れない。

図版:炭素循環は、地球の生物圏、大気、水圏、地球圏の間の炭素の貯蔵と交換を記述している。出典:NASA

追考:炭素循環が重要な理由・炭素サイクルは、元素の炭素が地球の生物圏、水圏、大気、地球の間を移動する方法を記述する。いくつかの理由から重要である:炭素はすべての人生にとって不可欠な要素なので、それがどのように動くのか理解することは、生物学的プロセスとそれに影響する要因を理解するのに役立つ。カーボンの1つの形態は、温室効果ガスである二酸化炭素、CO2である。二酸化炭素のレベルが上がると地球が絶縁され、温度が上昇する。二酸化炭素の吸収と放出の仕組みを理解することは、気候を理解し地球温暖化を予測するのに役立つ。炭素はバランスがとれていないので、貯蔵と放出の場所を知ることが重要。炭素が生物に沈着する速度は、地球に戻される速度と同じではない。生命体には地球よりも約100倍多くの炭素が存在する。化石燃料を燃やすと大量の炭素が大気中と地球に放出される。炭素循環は、他の元素および化合物の利用可能性に結びついている。例えば、炭素循環は大気中の酸素の利用可能性に結びついている。光合成の間、植物は空気から二酸化炭素を取り出し、酸素を放出しながらグルコース(炭素貯蔵)を製造するためにそれを使用する。

炭素循環における炭素の形態

光合成独立栄養素は、二酸化炭素を有機化合物に変換する。光合成独立栄養素は二酸化炭素を有機化合物に変換します。フランククラマー、ゲッティイメージズ炭素は、炭素循環を通って移動するとき、いくつかの形態で存在する。

非居住環境における炭素
非生きている環境には、生きていなかった物質と、生物が死んだ後に残る炭素を含む物質が含まれる。炭素は、水圏、大気、および地球の非生存部分に次のように見出される。

・炭酸塩(CaCO3)岩石:石灰岩とサンゴ土壌中の腐植物質などの死んだ有機物

・死んだ有機物(石炭、石油、天然ガス)からの化石燃料

・空気中の二酸化炭素(CO2)

・水に溶解した二酸化炭素でHCO3

カーボンが生きる方法

炭素は独立栄養菌(autotrophs:栄養を他の生物を補食したり依存することなく、独立に生活増殖できる生物。多くの植物や光合成細菌、化学合成細菌など)を介して生体物質に入る。これは、無機物質から栄養素を作ることができる生物。

  • 光合成独立栄養素は、炭素を有機栄養素に変換する大部分を担っている。主に植物、藻類などの光合成栄養素は、太陽、二酸化炭素、水からの光を利用して有機炭素化合物(グルコースなど)を製造。
  • 化学同人飼料は、二酸化炭素から炭素を有機体に変換する細菌や古細菌であるが、太陽光ではなく分子の酸化による反応のためのエネルギーを得る。

炭素が非居住環境にどのように戻ってくるか

炭素は大気に戻り、

  • 燃焼(元素状炭素およびいくつかの炭素化合物として)
  • 植物および動物による呼吸(二酸化炭素、CO 2として
  • 崩壊(酸素が存在する場合には二酸化炭素、酸素が存在しない場合にはメタン、CH 4として)
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