탄소 순환

탄소(carbon)는 지구상의 모든 유기체의 기반이고, 생태계를 통해 두 가지 주요 과정으로 재활용됩니다. 하나는 생물들 사이에서 탄소가 교환되는 과정이고, 하나는 화석화된 유골, 바위의 풍화, 그리고 화산 활동을 통해 오랜 시간에 걸쳐 탄소가 순환되는 과정입니다. 증가한 농업 관행과 화석 연료의 연소를 포함한 인간의 활동은 천연 탄소 순환의 균형에 큰 영향을 끼쳤습니다.

생물 탄소 순환

모든 생물은 탄소의 원자를 포함하는 유기 분자로 구성되어 있습니다. 탄소는 물과 반응하여 중탄산을 형성하는 이산화탄소 기체로 대기 중에 존재합니다. 광합성을 하는 동안, 1차 생산자(또는 독립영양생물)는 이산화탄소와 중탄산을 포도당과 같은 유기 탄소 함유 화합물로 변환하여 성장, 유지 및 기타 과정에 에너지를 제공합니다.

종속영양생물(heterotroph)은 독립영양생물(autotroph; 자가영양생물)을 소비함으로써 성장과 유지를 위한 유기 탄소를 공급받습니다. 세포호흡 과정을 통해 이 유기 분자들은 분해되어 저장된 에너지를 방출합니다. 이 과정의 부산물은 물과 이산화탄소로, 호흡을 통해 대기로 방출되어 순환을 계속합니다.

탄소는 또한 동물의 배설물이나 죽은 유기체의 부패 물질로서 환경으로 돌아갈 수 있습니다. 박테리아와 곰팡이와 같은 분해자들은 이 물질들을 이산화탄소와 유기 화합물로 분해합니다.

장기 지질 순환

탄소는 대기, 큰 수역, 해양 퇴적물, 토양, 화석화된 동물의 잔해, 지구 내부에 장기간 보관됩니다. 대기에서 나오는 이산화탄소는 바다의 물속에 용해되고 물 분자와 반응하며 탄산염으로 변환됩니다. 이 탄산염은 칼슘 이온과 결합하여 산호나 굴과 같은 많은 해양 유기체의 탄산칼슘 껍질을 구성합니다. 이 유기체들이 죽으면 유해는 분해되고 해저로 가라앉아 점차 침전물의 일부가 될 수 있습니다. 이 침전물은 결국 석회암을 형성하는데, 석회암은 지구상에서 가장 큰 탄소 저수지를 구성합니다.

크고 오래 사는 나무들은 또한 수 세기 동안 몸에 탄소를 저장할 수 있습니다. 훨씬 더 장기적인 탄소 저장고로서, 유기체의 잔해는 수백만 년 동안 지구 깊숙한 곳에 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료의 형태로 탄소를 저장합니다. 지구 표면 아래 깊숙이 저장된 탄소는 화산 폭발 중 표면과 대기로 되돌아갈 수 있습니다.

탄소 순환에 미치는 인간의 영향

화석 연료와 나무의 연소로 인해 상당한 양의 이산화탄소를 대기로 방출해 지구 기후를 변화시키고 있습니다. 게다가, 삼림 벌채와 농업 관행의 증가는 토양의 유기 물질의 양을 줄이고 또 탄소 저장을 줄여 대기 중의 메탄과 같은 온실가스의 양을 증가시킴으로써 자연 탄소 순환에 영향을 미치고 있습니다.