碳循環(huán)在環(huán)境中的作用

摘 要：人們可能都喜歡鉆石，也都曾使用過鉛筆來寫字。但我們可能很難相信那種堅固無比的鉆石，或者是那漆黑的鉛棒與所有生物體內(nèi)都存在的碳是同一種物質(zhì)。是的，碳在我們的地球上是無處不在的。它能以各種形態(tài)存在，并在海洋、大陸、與大氣中不停地循環(huán)。構(gòu)成了我們生存的基本條件之一—— 碳循環(huán)。

關(guān)鍵詞：碳循環(huán) 二氧化碳 食物鏈 大氣 海洋 陸地 生態(tài)環(huán)境

中圖分類號：X14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0132-01

地球在浩瀚的歷史長河中，不斷地有生物從中演化而出，同時，也有生物在消亡。滅亡的生物經(jīng)過了微生物的作用，被分解為有機物，以另一種形式重新進(jìn)入到了環(huán)境之中。而這就是碳元素在生物與環(huán)境之間的一種循環(huán)方式。在地球上，一切的生命形式都會根據(jù)其周圍的空氣、水、土壤和火這四個基本要素做出微妙的調(diào)整；即根據(jù)這些要素的組成，相互間的影響和相互間的轉(zhuǎn)化進(jìn)行一定的調(diào)整；事實上，這些調(diào)整也恰恰說明了在我們所追溯的幾億年的歷史中，生物鏈從未間斷過，相應(yīng)的碳循環(huán)自然也不會中斷。在了解碳循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)中作用形式時我們先要知道什么是生物圈，什么是生態(tài)系統(tǒng)。

自然界是生物與生物、生物與環(huán)境之間相互作用、相互依存所形成的統(tǒng)一體，這種統(tǒng)一體成為生態(tài)系統(tǒng)。

在生態(tài)系統(tǒng)中，由食物關(guān)系把多種生物連接起來，一種生物成為另一種生物之食；另一種生物又成為第三種生物之食……自然界中各種動物、植物和微生物之間由于攝食的關(guān)系（包括捕食和寄生）所形成的一種聯(lián)系，被稱為食物鏈。例如，在湖泊中，小魚吃浮游生物，大魚吃小魚，魚死后的尸體又被微生物分解成為無機物，重新供浮游生物利用，這就是水生生態(tài)系統(tǒng)的一個實例，也是水生生態(tài)系統(tǒng)的一種食物鏈。又如，草原上的青草—野兔—狼—尸體—無機物—青草，這是草原的食物鏈。食物鏈自然是不會只存在于草原中的，更不會是如此簡單的鏈條。生態(tài)系統(tǒng)中許多食物鏈?zhǔn)潜舜寺?lián)系的，因為，各種生物之間的食物關(guān)系并不是一種直線關(guān)系，一種消費者往往不只吃一種食物，而同一種食物又可能被不同的消費者所食用，它們可以相互交錯，形成一種食物網(wǎng)。通過候鳥的遷徙，還能形成洲食物網(wǎng)鏈。碳循環(huán)在地球環(huán)境中的作用大致可分為海、陸、空三個大的方面。

1 海洋中的碳循環(huán)

海洋中的碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分，是影響全球變化的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)。海洋作為一個巨大的碳庫，具有吸收和貯存大氣CO2的能力，影響著大氣CO2的收支平衡，研究碳在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，對于預(yù)測未來大氣中CO2含量乃至全球氣候變化具有重要意義。首先舉一個很小的例子來說，德國萊布尼茨海洋學(xué)研究所發(fā)表公報說，最新研究發(fā)現(xiàn)，海星等棘皮動物在海洋碳循環(huán)中起著重要作用，它們能夠在形成外骨骼的過程中直接從海水中吸收碳。棘皮動物是生活在海底的無脊椎動物，分為海星綱、海膽綱、蛇尾綱、海參綱和海百合綱等5類，其身影遍布各大洋。根據(jù)最新的研究發(fā)現(xiàn)，棘皮動物會吸收海水中的碳，以無機鹽的形式（例如碳酸鈣）形成外骨骼。它們死亡后，體內(nèi)大部分含碳物質(zhì)會留在海底，從而減少了從海洋進(jìn)入大氣層的碳。通過這種途徑，棘皮動物大約每年吸收1億噸的碳。

根據(jù)檢測海洋之中的碳含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于大氣之中的，只要海洋之中很小的變化就會對大氣中的二氧化碳濃度產(chǎn)生很大的影響。例如，儲存在海洋中的碳只要釋放2%，就能使大氣中的二氧化碳含量增加一倍。由此可見海洋的威力。在地球上的水域被稱之為水圈，它絕大部分都屬于海洋。在地球上97%的水都在海里面。其中太平洋所占的海水面積可達(dá)所有海水的一半以上（51.6%），大西洋占23.6%，印度洋占21.2%，其他的所有海洋加起來只占3.6%。我們的海洋的平均深度為3.86km，太平洋平均要比大西洋和印度洋深大約300m。這顆行星60%的表面都是深度在1.6km以上的海洋。莫利普·鮑爾指出，我們這顆行星不該叫做地球，而該叫做水球。由此可見整個地球上的水資源是多么的豐富，根據(jù)這一條件我們便可以推斷出，在整個水圈之中，必定是要存在著很多的生物種類的。根據(jù)一項估計，海洋里可能生活著多達(dá)3000萬種動物，大多數(shù)尚未被發(fā)現(xiàn)。那么在如此廣袤的海洋中，碳循環(huán)是如何作用的呢？很簡單，只要有豐富的有機質(zhì)物質(zhì)來撫育食物鏈，碳循環(huán)就可以發(fā)生。就拿湖泊中的碳循環(huán)來說，進(jìn)入湖泊的碳，部分被出湖河流帶至其他區(qū)域，部分被儲存在湖底，部分通過水-氣界面與大氣進(jìn)行交換，對大氣碳的含量造成影響，這種影響就是屬于間接影響。在水中的碳有一部分會以有機物的形式表現(xiàn)出來。這些有機物在水體的碳循環(huán)中起著重要的作用。也就是食物鏈中的能量傳遞，將這種能量的傳遞推向各種水體都是可以適用的。再比如說海洋中：在看似平靜的海面之下，卻是另一個世界。一頭剛剛沉到海底的死鯨，便會有多達(dá)390種海洋生物前來吞噬它的尸體。而這些吞噬者又會以另一種方式被其它的水中生物吞噬，直到最后轉(zhuǎn)化為無生命的有機物質(zhì)，成為在海洋中占有一定地位的珊瑚礁等物種的補品。

2 陸地與天空中的碳循環(huán)

20世紀(jì)以來，人類活動已在全球規(guī)模上影響到地球系統(tǒng)，如已經(jīng)觀測到的大氣CO2濃度上升、植被破壞、土地退化、沙漠化、環(huán)境污染及生物多樣性喪失等等．特別是人類活動產(chǎn)生的碳排放超出了地球系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)能力，大氣CO2濃度激劇上升，并可能導(dǎo)致全球性氣候變化，這種變化又會對生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深刻的影響，70年代后期開始，全球碳循環(huán)研究即受到人類的普遍關(guān)注，特別是在幾十年到幾個世紀(jì)的時間尺度上，人類活動對全球碳循環(huán)的影響碳元素在大氣與陸地上幾乎是無處不在的。在大氣中它一般是以CO2的形式存在。從我們每個人呼出一口氣，就會帶出一些CO2。除此外，人類的交通運輸，工廠運行，社會生產(chǎn)等行為都會產(chǎn)生大量的CO2，而這些CO2如果不能妥善的處理，就會進(jìn)入大氣中，增加大氣中的CO2濃度。這樣，在陸地上面的植物就可以通過光合作用來吸收空氣中的CO2，從而轉(zhuǎn)化為自身的有機物。當(dāng)植物長成后，又會重新投入到對食物鏈的應(yīng)用中去。然而，現(xiàn)在的大氣與陸地上的碳循環(huán)有些被破壞的趨勢。根據(jù)IPCC在2007年第四次報告指出，從2007年到2100年，全球平均海拔在10m以下的城市都“有可能面臨洪澇災(zāi)害”。原因自然是由人類導(dǎo)致的全球變暖的造成的?？梢?，碳循環(huán)對于人類，對于地球都是十分重要的，是需要我們共同維持，而不能破壞的。

雖然，我們對于碳循環(huán)的了解還并不是十分的完全，不過我們可以確定，如果破壞了碳循環(huán)，那么，我們的地球必將會陷入災(zāi)難。我們?nèi)祟惪赡軙巢还?，甚至全人類的生命都將受到威脅。出于這些必要性，我們理應(yīng)維護(hù)這與我們息息相關(guān)的碳循環(huán)，維持它的正常運作。