نمایش مبدأ برای چرخه کربن در زیست‌کره زمینی

[[پرونده:Terrestrial biospheric carbon cycle-FA.jpg|بندانگشتی|450px|دیاگرام شماتیک از چرخهٔ کربن در زیست‌کرهٔ زمینی. [[کربن دی‌اکسید]] از اتمسفر از طریق تولید ناخالص اولیه<ref group="پ">Gross Primary Production</ref> (''GPP'') حذف و تبدیل به کربن آلی تبدیل گردیده‌است. در حدود نیمی از ''GPP'' به طور مستقیم به جو بازمی‌گردد.{{r|Prentice_etal_2001}} واحدها به گیگاتن هستند.]]

'''چرخهٔ کربن در زیست‌کرهٔ زمینی''' نقش مهمی در [[چارچوب یاخته|ساختار]]، [[زیست‌شیمی]] و [[تغذیه|تغذیهٔ]] [[یاخته|سلول‌های]] زنده دارد و بخشی از [[چرخه کربن|چرخهٔ جهانی کربن]] را همراه با [[چرخه کربن در جو زمین]] و [[چرخه کربن در آب‌کره‌|در آب‌کرهٔ زمین]] تشکیل می‌دهد. [[کربن]] بخشی اساسی از حیات بر روی زمین است و حدود نیمی از وزن خشک بسیاری از موجودات زنده را تشکیل می‌دهد. زیست‌توده‌ها بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ گیگاتن از کربن را ذخیره می‌کنند، که بیشتر آن چوب است. حدود ۱.۲۰۰ گیگاتن کربن در زیست‌کرهٔ زمینی به عنوان زیست‌تودهٔ مرده ذخیره شده‌اند.

سرعت چرخهٔ کربن در زیست‌کرهٔ زمینی به نوع ذخیره و حالت‌های آن بستگی دارد.{{r|oregon}} در جو زمین بسیار سریع‌تر رد و بدل می‌شود، اگر چه مقدار کمی از کربن زیست‌کرهٔ زمینی را ترک کرده و به صورت [[کربن آلی حل‌شده]]<ref group="پ">Dissolved organic carbon</ref> وارد اقیانوس‌ها می‌شود.

بیشتر کربن موجود در زیست‌کرهٔ زمینی در جنگل‌ها ذخیره شده‌است: آن‌ها ۸۶ درصد کربن موجود در بالای سطح زمین را در بر دارند و خاک جنگل نیز ۷۳ درصد کربن زمین را در خود دارد. کربن موجود درون گیاهان می‌تواند از طریق مصرف گیاهان به سایر موجودات منتقل شود. زمانی که حیوانات گیاهی را می‌خورند، به عنوان مثال، کربن [[آلی]] ذخیره‌شده در گیاهان به اشکال دیگر تبدیل شده و داخل حیوانات مورد استفاده قرارمی‌گیرد. همین امر همچنین برای باکتری‌ها و سایر [[هتروتروف|هتروتروفها]] صدق می‌کند.{{r|oregon}}

== ذخیره‌سازی ==
[[زیست‌کره|زیست‌کرهٔ]] زمینی<ref group="پ">Terrestrial biosphere</ref> شامل کربن آلی در تمام موجودات زندهٔ زمینی اعم از زنده و مرده، و کربن ذخیره شده در خاک می‌باشد. در حدود ۵۰۰ گیگاتن کربن در گیاهان و موجودات زندهٔ دیگر روی زمین ذخیره شده‌است{{r|Prentice_etal_2001}} و خاک دارای حدود ۱۵۰۰ گیگاتن کربن است.{{r|agiweb02jan}} بیشتر کربن موجود در زیست‌کرهٔ زمینی، کربن آلی است، و حدود یک سوم از کربن ذخیره شده در خاک به اشکال معدنی مانند [[کلسیم کربنات]] ذخیره شده‌است.{{r|Lal-2008}} کربن آلی جزء اصلی تمام موجودات زندهٔ روی زمین است. [[اتوتروف|اتوتروفها]] آن را از هوا در شکل [[دی‌اکسید کربن]] استخراج کرده و آن را به کربن آلی تبدیل می‌کند، در حالی که [[دگرپروردگی|هتروتروفها]] برای تأمین انرژی و رفع نیازهای غذایی خود از مواد ساخته‌شده سایر موجوات زنده استفاده می‌کنند. مرگ [[گیاه|گیاهان]] و [[حیوان|حیوانات]] اعم از [[گوشت‌خوار]] و [[گیاه‌خوار]] باعث رهاسازی کربن در سطح زمین و اتمسفر می‌گردد، به همین دلیل حجم قابل توجه‌ای از کربن که حدود یک‌هزار تا صدهزار میلیون تن تخمین‌زده می‌شود، هر روز راهی را از [[برگ]] گیاهان آغاز می‌کند و بخشی از آن طی یک دوره چند ساله دوباره به جو زمین باز می‌گردد.{{r|JJZukunft}}

کربن در جهان و بر روی زمین یک عنصر نسبتاً نادر به حساب می‌آید:
* بیشترین عناصر در جهان: [[هیدروژن]] (۹۲٫۷٪) و [[هلیم]] (۷٫۲٪)، (کربن فقط ۰٫۰۰۸٪)
* بیشترین عناصر در [[پوسته|پوسته زمین]]: [[اکسیژن]] ۴۹٪، [[آهن]] ۱۹٪، [[سیلیکون]] ۱۴٪، [[منیزیم]] ۱۲٫۵٪ (در مقابل کربن فقط ۰٫۰۹۹٪)
* بیشترین عناصر در بدن انسان: هیدروژن (۶۰٫۶٪)، اکسیژن (۲۵٫۷٪) و کربن (۱۰٫۷٪)

بنابراین توسعهٔ زندگی مبتنی بر کربن تنها در صورتی ممکن است که موجودات زنده تمام چرخه‌های جهانی کربن را استفاده کرده و دوباره چرخه‌ای بسته ایجاد کنند. فرم‌های ذخیره‌سازی کربن در [[زیست‌کره]] توسط مواد آلی و کربنات دیگر (معمولاً کربنات کلسیم<ref group="پ">CaCO<sub>3</sub></ref>) انجام می‌شود. [[استخوان‌بندی|استخوان‌بندیها]] و اسکلت‌های خارجی از مواد آلی ([[کیتین]] در [[بندپایان]] ([[سخت‌پوستان]]، [[عنکبوتیان]] و [[حشرات]])، اسکلت‌های خارجی از جنس کربنات در [[نرم‌تنان]]، [[روزن‌داران]] و هپتوفایتا<ref group="پ">Haptophyta</ref> و اسکلت‌های داخلی از کربنات در [[مرجان|مرجانها]] در این میان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند.

[[اکوسیستم|اکوسیستمهای]] زمینی حاوی حدود ۸۰۰ گیگاتن کربن، و دریایی حاوی ۳ گیگاتن در زیست‌کره هستند که معادل سهم ۰٫۰۰۱٪ از کل کربن جهانی است. بنابراین، بیوسفر نیز همانند اتمسفر به یکی از کوچکترین ذخیره‌سازهای کربن می‌پیوندد اما موتورهای چرخه‌های کوتاه مدت هستند.

=== سنگ‌کره ===
[[سنگ‌کره]] یا لیتوسفر با داشتن ۹۹٫۹۵٪ از کربن، به عنوان بزرگ‌ترین ذخیره‌کنندهٔ آن محسوب می‌شود. با این‌حال سرعت جریان آن کم است و از این رو بخشی از چرخه دراز مدت کربن محسوب می‌شود.{{r|Regensburg}}
* [[رسوب|رسوبات]] و [[کربنات|سنگ‌های کربناته]]:
** [[کربنات|کربناتها]]: [[کلسیت]] و [[دولومیت (کانی)|دولومیت]] حدود ۶۰ میلیون گیگاتن{{r|Regensburg}}
** [[کروژن]] (مواد آلی فسیلی مانند نفت شیل) ۱۵ میلیون گیگاتن
** گاز [[هیدرات]] ۱۰٫۰۰۰ گیگاتن
* [[زغال سنگ]]، [[گاز طبیعی]]، [[نفت]] ۴٫۱۰۰ گیگاتن
* پدوسفر با [[گیاخاک]]، [[تورب]]، رسوبات و مواد معدنی ۱٫۵۰۰ گیگاتن
* [[گرافیت]]

گازهای هیدرات تحت شرایط «عادی» به صورت گازهایی هستند که مولکول‌هایش با مولکول‌های ضعیف آب متصل هستند. ذخیره‌سازی [[آب (مولکول)|مولکول‌های آب]] تحت شرایط خاصی رخ می‌دهد: محلول در آب، دمای پایین و فشار بالا. هیدرات به دست آمده عمدتاً جامد است. [[متان|هیدرات متان]] برای چرخهٔ کربن بسیار مهم است، مولکول‌های متان توسط آن‌ها در حفره‌هایی از شبکه کریستال قرار دارند. این‌ها در رسوبات‌دریایی و پرمافراست یافت می‌شوند. متان موجود در متان‌هیدرات توسط [[اندامگان بی‌هوازی|تجزیه بی‌هوازی مواد آلی]] تولید می‌شوند. از اشباع آب با متان و در دماهای بالاتر از انجماد و در فشار بالا (از ۵۰۰ متر عمق در دریا) هیدرات متان تشکیل می‌شود. با تغییر در شرایط فشار و درجهٔ حرارت، می‌توانند مقادیر بیشتری از متان منتشر و آزاد شده و وارد اتمسفر شوند.{{r|Schultreff}}

متان آزادشده از رسوبات می‌تواند تحت شرایطی در [[آب‌های بی‌اکسیژن]] (مناطقی در [[آب دریا]] یا [[آب شیرین]] که تهی از اکسیژن محلول هستند) توسط [[باستانیان]] مورد استفاده قرارگیرد: [[اسید استیک]] ساخته‌شده از متان در طول این جریان به شکل زیر تشکیل می‌شود.{{r|biospektrum}}

<center><math>\mathrm{2 \ CH_4 + 2 \ H_2O \longrightarrow CH_3COOH + 4 \ H_2}</math></center>

این [[اسید استیک]] توسط باکتری دسولفوسارجینا<ref group="پ">Desulfosarcina</ref> برای تولید انرژی در تنفس سولفاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

<center><math>\mathrm{CH_3COOH + SO_4^{2-} \longrightarrow 2 \ HCO_3^- + H_2S}</math></center>

مصرف ۳۰۰ میلیون تن متان به صورت سالانه توسط این [[همزیستی]] تخمین زده می‌شود، که بیش از ۸۰٪ از متان تولید شده توسط [[باستانیان]] در رسوبات است. تحت شرایط اکسیژ می‌توان متان را به طور کامل با استفاده از باکتری‌های هوازی و اکسیژن به دی اکسید کربن و آب [[عامل اکسنده|اکسیده کرد]].

<center><math>\mathrm{CH_4 + 2 \ O_2 \longrightarrow CO_2 + 2 \ H_2O}</math></center>

=== خاک‌سپهر ===
در خاک مقدار ۱۱۰۰-۱۶۰۰ پنتوگرم کربن یافت می‌شود. این مقدار دو برابر مقدار موجود در گیاهان زنده (۵۶۰ پنتوگرم) و موجود در جو (۷۵۰ پنتوگرم) می‌باشد.{{r|agiweb}}

== همسنگ‌های انگلیسی ==
{{پانویس|گروه=پ}}

== منابع ==
* ویکی‌پدیای انگلیسی و آلمانی

== پانویس ==
{{پانویس|refs=<ref name="oregon">Sedjo, Roger.1993. The Carbon Cycle and Global Forest Ecosystem. Water, Air, and Soil Pollution 70, 295–307. (via [http://www.oregonwild.org/oregon_forests/old_growth_protection/forests-global-warming/oregon-wild-report-on-forests-carbon-and-global-warmingOregon Wild Report on Forests, Carbon, and Global Warming]{{پیوند مرده|date=سپتامبر ۲۰۱۹ |bot=InternetArchiveBot }})</ref><ref name="Prentice_etal_2001">{{یادکرد وب | نام خانوادگی =Prentice | نام =I.C. | پیوند نویسنده = | نام خانوادگی۲ = | نام۲ = | پیوند نویسنده۲ = | نام ویراستار = | نام خانوادگی ویراستار = | پیوند ویراستار = | عنوان =Climate change 2001: the scientific basis: contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergouvernmental Panel on Climate Change | نشانی =http://ir.anet.ua.ac.be/irua/handle/10067/381670151162165141?show=full | نویسندگان سایر بخش‌ها = | اثر = | ترجمه عنوان =چرخهٔ کربن و دی‌اکسید کربن در اتمسفر (انگلیسی) | کوشش = | ترجمه = | دیگران = | پیوند =http://ir.anet.ua.ac.be/irua/handle/10067/381670151162165141?show=full | پیوند بایگانی =https://web.archive.org/web/20130927203243/http://ir.anet.ua.ac.be/irua/handle/10067/381670151162165141?show=full | تاریخ بایگانی =۲۷ سپتامبر ۲۰۱۳ | فرمت = | بازبینی = | ویرایش = | سری = | جلد = | تاریخ = | سال =۲۰۰۱ | سال اصلی = | ناشر =Houghton, J.T. | مکان = | کد زبان = | شابک = | شاپا = | oclc = | doi = | id = | صفحه = | گفتاورد = | ref = | bibcode = | laysummary = | laydate = | جداکننده = | پی‌نوشت = | lastauthoramp = | dead-url =yes }}</ref><ref name="agiweb02jan">{{یادکرد وب |نویسنده =Charles W. Rice |نشانی=http://www.agiweb.org/geotimes/jan02/feature_carbon.html |عنوان= Storing Carbon in Soil: Why and How?|ترجمه عنوان=ذخیره کربن در خاک: چرا و چگونه؟| ناشر =Geotimes |تاریخ =ژانویه ۲۰۰۲ |تاریخ بازبینی=۲۵ دسامبر ۲-۱۲}}</ref><ref name=Lal-2008>{{یادکرد ژورنال | نام خانوادگی =Rattan | نام = Lal | نام خانوادگی۲ = | نام۲ = | عنوان =Sequestration of atmospheric CO<sub>2</sub> in global carbon pools | ژورنال = Energy and Environmental Science| مکان = | ترجمه عنوان = تجزیه کربن دی‌اکسید از اتمسفر| زبان= انگلیسی| شماره = | سال =۲۰۰۸ | صفحه =۸۶-۱۰۰ | پیوند = | تاریخ بازبینی = | doi =10.1039/b809492f}}</ref><ref name="JJZukunft">{{یادکرد وب |نویسنده= |نشانی=http://jamejamonline.ir/newstext2.aspx?newsnum=100848604598 |عنوان=چرخه کربن و آینده زمین |ناشر=«روزنامه جام جم» |تاریخ=۱۴ ژوئیه ۲۰۱۱ |تاریخ بازبینی=۱۸ دسامبر ۲۰۱۲ |archive-date=30 دسامبر 2012 |archive-url=https://www.webcitation.org/6DIDFqk1g?url=http://jamejamonline.ir/newstext2.aspx?newsnum=100848604598 }}</ref><ref name="Regensburg">{{یادکرد وب |نویسنده=بخش فیزیک |نشانی=http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/wegscheider/gebhardt_files/skripten/Carbon-Zyklus.Staab.pdf |عنوان=چرخهٔ کربن |ناشر=بخش فیزیک دانشگاه رگنزبرگ آلمان (Universität Regensburg) |تاریخ= |تاریخ بازبینی=۱۹ دسامبر |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140809070424/http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/wegscheider/gebhardt_files/skripten/Carbon-Zyklus.Staab.pdf |archivedate=۹ اوت ۲۰۱۴ |dead-url=yes }}</ref><ref name="Schultreff">{{یادکرد وب |نام خانوادگی=برندشتتر |نام=کارین |عنوان=Umweltschäden der fossilen Energieträger |نشانی=http://www.schultreff.de/referate/erdkunde/r0605t00.htm |بازبینی=۱۹ دسامبر ۲۰۱۲ |اثر= |تاریخ= |ناشر= شولترف|نشانی بایگانی= | ترجمه عنوان =آسیب‌های زیست‌محیطی سوخت‌های فسیلی |کد زبان= آلمانی}}</ref><ref name="biospektrum">{{یادکرد وب |نام خانوادگی= |نام= |عنوان=Tiefseeforschung: Anaerobe Oxidation
von Methan durch eine mikrobielle Symbiose |نشانی=http://www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf&_id=932809 |بازبینی=۱۹ دسامبر ۲۰۱۲ |اثر= |تاریخ= |ناشر=بیواسپکتروم |نشانی بایگانی=https://www.webcitation.org/6DRtotLBe?url=http://www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf |ترجمه عنوان=پژوهش عمیق دریا: اکسیداسیون بی هوازی متان از طریق هم‌زیستی میکروبی (آلمانی) |کد زبان=آلمانی |archive-date=5 ژانویه 2013 }}</ref><ref name=oregon/><ref name="agiweb">{{یادکرد وب |نویسنده =چارلز و. رایس |نشانی=http://www.agiweb.org/geotimes/jan02/feature_carbon.html |عنوان=Storing Carbon in Soil: Why and How? |ترجمه عنوان=ذخیرهٔ کربن در خاک: چرا و چگونه؟ (انگلیسی) | ناشر =American Geological Institute |تاریخ =۱۵ ژانویه ۲۰۰۲ |تاریخ بازبینی=۲۰ دسامبر ۲۰۱۲}}</ref>
}}

{{چرخه کربن}}

[[رده:چرخه کربن|زیست‌کره زمینی]]
[[رده:کربن]]