植物和碳循环

碳是生命的共同货币。主要的生物分子都是由碳构成的，因此，如果生物要生长和维持它们的组织，就特别需要大量的碳元素。含碳分子还可以作为细胞工作的能量存储;分子内部的键被打破，能量被释放出来。出于这两个目的，生物体总是相互吸收碳，或者对植物来说，通过光合作用直接从大气中吸收碳。虽然许多其他重要元素，如钙和硫也会被转移，但碳的需求量最大，通常也是最迫切的。

碳原子在一个生物的细胞和组织中从一个分子穿梭到另一个分子，并从一个生物穿梭到另一个生物(通过prédation，寄生，食草，衰变和所有其他生物相互作用的方式)，直到它们最终被“氧化”——实际上是燃烧——产生二氧化碳，进入大气。每个二氧化碳分子后来可能会在光合作用中被植物吸收，也许是在世界上一个完全不同的地方，因为被风携带的分子可以在几天内传播数百英里。在被植物吸收后，碳原子可以再次破坏食物链。它可能最终进入土壤，也许几十年后才通过腐烂释放出来。或者，二氧化碳分子可能会漂到海洋中，溶解在海水中，在那里停留数千年，最后又漂到海洋中。它甚至可能最终成为海底的沉积物，被掩埋，折叠到地下，直到数百万年后，当它被火山喷出时才被释放出来。碳原子在生物、大气、海洋、岩石和土壤之间的全球穿梭过程统称为“碳循环”(图7.1)。自从数十亿年前地球上出现生命以来，碳就一直在这些不同的区域之间循环。可以肯定的是，我们每个人体内都有碳原子，它们曾经是恐龙DNA的一部分。

许多刚接触生态学的人以为碳循环是一种仁慈的机制。所有的生物都在一个相互联系和舒适的网络中互相帮助。

二氧化碳

一氧化碳0

大气

L > ciorsiatioa I 1-2

呼吸120 60

空气海交换

光合作用是外来物质

Valcanba

Hrmtun一

海洋生物群3

5颗粒通量

海洋

溶解无机碳37.900

溶解有机碳1000

»'articúlale碳30

外层材料

生物圈

呼吸120 60

Hiarnavs 560

我不相信你

Lillcr 60 Hurauv 1500 Peal 165

ETt^r大陆地壳

煤，石油，5000 - 10000

石灰石和大理石两千万

岩石中有机碳含量为500万

沉积

图7.1。碳循环的一些基本组成部分。来自:瓦。(注:箭头表示通量，以每年数十亿吨为单位。没有箭头的数据是水库，单位是数十亿吨。)

当然，它是相互联系的，所有形式的生命都依赖于它，但并不舒适。毕竟，任何心智正常的生物都不想被直接吃掉。碳循环在很大程度上是狗咬狗世界(或者至少是食肉-食草世界)的产物，只要有生存机会，生物就会出于纯粹的自私行为。大多数沿着食物链转移的碳是某些生物不幸的结果，根本不是自愿提供的。

除了为生物世界的其他一切提供生产基地外，植物还擅长储存碳。地球上生物中超过99%的碳都储存在植物中，其中大部分在树木中。在土壤中更大的“死”碳储存中，大部分直接来自未食用的植物组织，如落叶和木材的分解。在某种程度上，当到处都是饥饿的食草昆虫时，为什么有这么多活着的绿色植物材料能够不被吃掉，这是一个谜。这可能是因为大多数植物组织毒性太大。太缺乏营养或太难以消化而不值得吃。世界上的许多地方看起来郁郁葱葱，但这并不意味着它们是可食用的。

由于不被食用，陆地生态系统中的大多数植物材料最终都会落到地上腐烂。许多早期的工作是由真菌和细菌完成的，它们可以在枯叶和木头等坚硬的低营养物质上缓慢而无情地工作。最终，剩下的是一种黑色、柔软的物质，由最不活跃的分子组成:一般来说，大多数是碳原子的六元酚环，每个环都与周围的其他环相连。这就是农民和园丁所说的“腐殖质”，它是地球上有机碳的主要储存地之一。土壤中腐殖质和其他有机物质的数量取决于各种因素:部分原因是，土壤上方的植被有多活跃，下了一场枯叶、小树枝等东西的雨。在更潮湿的森林气候中，更多的碳可能会积聚raybet雷竞技最新起来，因为分解碳的生物几乎无法跟上碳的供应速度。如果地面被水淹，氧气就会短缺，没有氧气，微生物几乎无法破坏植物坚硬、不反应的细胞壁。只有部分被消耗掉，死植物的残渣就会堆积成泥炭，有时会很厚。西伯利亚和加拿大的大部分地区都被泥炭覆盖小湖泊被冰川舀出，在低洼的河漫滩上，或在山顶上永冻层那里的水排不走，所以夏天解冻时地面总是湿透的。在非洲中部和东南亚河流的低洼森林泛滥平原上也形成了大面积的泥炭。世界泥炭中大约含有5000亿吨碳，与大气中的二氧化碳含量相当。尽管间冰期的泥炭体积巨大，但像现在这样的泥炭通常只能存活几千年，之后气候会再次变化，变得足够干燥，使其腐烂，或者太冷，使植物无法生长和生产泥炭的原料。raybet雷竞技最新在干燥寒冷的冰川期(例如11000年前结束的冰川期)，世界上的泥炭似乎普遍少得多，目前世界上几乎所有的泥炭沉积物都是在更温暖、更潮湿的间冰期开始后积累起来的。有时，如果泥炭在腐烂之前被其他沉积物掩埋，它可以存活更长时间。数百万年前埋在下沉的河流三角洲上的泥炭被埋入地下，压缩并加热形成煤，这是主要的煤炭之一化石燃料我们现在正在燃烧这些水库，向大气中添加二氧化碳(见下文)。

继续阅读:目前二氧化碳的增加

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