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27.8: 탄소 순환
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Biology

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The Carbon Cycle
 
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27.8: The Carbon Cycle

27.8: 탄소 순환

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among living organisms, and one in which carbon is cycled over long periods of time through fossilized organic remains, weathering of rocks, and volcanic activity. Human activities, including increased agricultural practices and the burning of fossil fuels, has greatly affected the balance of the natural carbon cycle.

Biological Carbon Cycle

All living things are composed of organic molecules that contain atoms of the element carbon. Carbon exists in the atmosphere as carbon dioxide gas, which reacts with water to form bicarbonate. During photosynthesis, primary producers (or autotrophs) convert carbon dioxide and bicarbonate into organic carbon-containing compounds, such as glucose, to provide energy for growth, maintenance and other processes.

Heterotrophs receive organic carbon for growth and maintenance by consuming autotrophs. Through the process of cellular respiration, these organic molecules are broken down to release the energy stored within them. The byproducts of this process are water and carbon dioxide, which is released into the atmosphere through respiration, continuing the cycle.

Carbon can also return to the environment as animal waste or as decaying material from dead organisms. Decomposers, such as bacteria and fungi, break these materials down into carbon dioxide and organic compounds.

Long-Term Geological Cycling

Carbon is stored for prolonged periods of time in the atmosphere, large water bodies, ocean sediment, soil, fossilized animal remains, and the inside of the Earth. Carbon dioxide from the atmosphere becomes dissolved in the ocean’s water, reacts with water molecules and is converted into carbonates. Combined with calcium ions, these carbonates make up the calcium carbonate shells of many marine organisms, such as coral and oysters. When these organisms die, their remains are broken down and may sink to the ocean floor and gradually become part of the sediment. This sediment eventually forms limestone, which constitutes the largest carbon reservoir on Earth.

Large, long-lived trees can also store carbon in their bodies for centuries. As a much longer-term sink (carbon reservoir), the remains of organisms store carbon in the form of fossil fuels—like coal, petroleum and natural gas—deep in the earth over millions of years. Carbon stored deep under the Earth’s surface can return to the surface and the atmosphere during volcanic eruptions.

Human Impacts on the Carbon Cycle

The burning of fossil fuels and wood is releasing substantial amounts of carbon dioxide into the atmosphere, altering the global climate. Additionally, deforestation and increased agricultural practices are affecting the natural carbon cycle by reducing the amount of organic matter in the soil, decreasing carbon storage, and increasing levels of greenhouse gases, like methane, in the atmosphere.

탄소는 지구상의 모든 유기물의 기초이며, 탄소가 살아있는 유기체 들 사이에서 교환되는 두 가지 주요 프로세스에서 생태계를 통해 재활용되고, 화석화 된 유기 유적, 바위 풍화 및 화산 활동을 통해 탄소가 장기간 순환되는 과정. 농업 관행 증가와 화석 연료 연소를 포함한 인간의 활동은 천연 탄소 주기의 균형에 큰 영향을 미쳤습니다.

생물 탄소 주기

모든 생명체는 원소 탄소의 원자를 포함하는 유기 분자로 구성됩니다. 탄소는 중탄산염을 형성하기 위해 물과 반응하는 이산화탄소 가스로 대기중존재합니다. 광합성 동안, 1차 생산자(또는 오토트로프)는 이산화탄소와 중탄산염을 포도당과 같은 유기 탄소 함유 화합물로 변환하여 성장, 유지 보수 및 기타 공정에 에너지를 제공합니다.

이종로트로프는 오토트로프를 섭취하여 성장과 유지보수를 위한 유기 탄소를 받습니다. 세포 호흡 과정을 통해, 이러한 유기 분자는 그 안에 저장된 에너지를 방출하기 위해 분해된다. 이 과정의 부산물은 물과 이산화탄소로, 호흡을 통해 대기로 방출되어 주기를 계속합니다.

탄소는 또한 동물 성 폐기물또는 죽은 유기체에서 부패 재료로 환경으로 돌아갈 수 있습니다. 박테리아와 곰팡이와 같은 분해제는 이러한 물질을 이산화탄소 및 유기 화합물로 분해합니다.

장기 지질 사이클링

탄소는 대기, 큰 수역, 바다 퇴적물, 토양, 화석화된 동물 유적 및 지구 내부에서 장기간 보관됩니다. 대기중의 이산화탄소는 바다의 물에 용해되고, 물 분자와 반응하며 탄산염으로 변환됩니다. 칼슘 이온과 결합된 이 탄산염은 산호와 굴과 같은 많은 해양 생물의 탄산칼슘 껍질을 구성합니다. 이 유기체가 죽을 때, 그들의 유해는 분해되고 해저에 가라 앉고 점차적으로 퇴적물의 일부가 될 수 있습니다. 이 퇴적물 결국 석회암을 형성, 이는 지구상에서 가장 큰 탄소 저수지를 구성.

수세기 동안 몸에 탄소를 보관할 수 있는 크고 긴 나무도 있습니다. 훨씬 장기적인 싱크대(탄소 저수지)로서, 유기체의 유적은 수백만 년 동안 지구 깊숙이 석탄, 석유 및 천연 가스와 같은 화석 연료 형태로 탄소를 저장합니다. 지구 표면 깊은 깊은 에 저장된 탄소는 화산 폭발 시 표면과 대기로 돌아갈 수 있습니다.

탄소 주기에 대한 인간의 영향

화석 연료와 목재의 연소는 대기중으로 상당한 양의 이산화탄소를 방출하여 지구 기후를 변화시키고 있습니다. 또한, 삼림 벌채와 증가 농업 관행은 토양에서 유기 물질의 양을 감소, 탄소 저장을 감소, 온실 가스의 수준을 증가하여 자연 탄소 주기에 영향을 미치는, 메탄등, 대기중.


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