دورة الكربون
يوجد الكربون بأشكال ومواقع متعددة في الأرض، والغلاف الجوي، والكائنات الحية، وتحتوي الجزيئات الرئيسية التي تشكل أجسادنا؛ مثل البروتينات، والكربوهيدرات، والحمض النووي، على الكربون كعنصر رئيسي فيها، ويوجد الكربون بوفرة في الغلاف الجوي على شكل ثاني أكسيد الكربون، وهو محاصر أيضاً داخل الأرض على شكل وقود أحفوري، ويوجد الكربون في الجزء غير الحي من الغلاف المائي، والغلاف الجوي، والغلاف الأرضي بالأشكال التالية:
- كربونات الكالسيوم (CaCO3)، في الحجر الجيري والمرجان.
- المواد العضوية الميتة.
- الوقود الأحفوري من المواد العضوية الميتة (الفحم، والنفط، والغاز الطبيعي).
- ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الهواء.
- ثاني أكسيد الكربون الذائب في الماء لتشكيل HCO3.
تعريف دورة الكربون
يمكن تعريف دورة الكربون بأنّها العملية التي ينتقل بها الكربون من الغلاف الجوي إلى الكائنات الحية، ثمّ إلى الأرض، ثمّ إلى الغلاف الجوي مرة أخرى؛ حيث تعدّ كمية الكربون ثابتة على الأرض وفي الغلاف الجوي، ويعود الكربون إلى الغلاف الجوي والغلاف المائي من خلال العمليات التالية:
- عملية الاحتراق، على شكل عنصر الكربون، والعديد من مركبات الكربون الأخرى.
- تنفس النباتات والحيوانات على شكل ثاني أكسيد الكربون .
- التحلل والتعفن على شكل ثاني أكسيد الكربون في حالة وجود الأكسجين، أو على شكل الميثان، عند غياب الأكسجين.
التمثيل الضوئي
تستطيع النباتات صنع مركبات السكر باستخدام عدد قليل من المكوّنات البسيطة مثل: CO2، والماء (H2O)، وطاقة الشمس، من خلال عملية التمثيل الضوئي لإنتاج الجلوكوز،C6H12O6، وتلعب الطحالب والنباتات الخضراء الأرضية دوراً رئيسياً في تثبيت ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي، والتي يتم من خلالها تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى كربوهيدرات بسيطة، وتعمل البكتيريا من خلال عملية التشيموتووتروفس على تحويل الكربون من ثاني أكسيد الكربون إلى شكل عضوي، وهي تحصل على الطاقة اللازمة لهذا التفاعل من خلال أكسدة الجزيئات بدلاً من أشعة الشمس.
الاحتراق
يتراكم جزء من الكربون العضوي في بقايا الكائنات الحية التي تراكمت في قشرة الأرض كوقود أحفوري، ويتم إطلاق هذا الكربون الذي تمت إزالته من الدورة في وقت سابق بكميات كبيرة من خلال العمليات الصناعية والزراعية، ويمر جزء كبير من هذا الكربون إلى المحيطات لشكيل الكربونات.
