Кругообіг вуглецю.

Ц ей кругообіг, як і більша частина інших колообігів, може бути представлений у вигляді спрощеної схеми (мал. 1.):

Кругообіг вуглецю, як і будь-якого іншого елемента, відбувається як по великому, так і по малому колах.

В атмосфері й водних джерелах присутній вуглекислий газ СО₂.

Під його дією, а також при участі вітру й води (Н₂О – слабко кислі дощі), частково змінюється склад гірських порід (наприклад, карбонатних: вапняку СаСО₃, магнезиту МgCO₃, доломіту СаСО₃МgCO₃):

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О  Са(НСО₃)₂

МgCO₃ + СО₂ + Н₂О  Мg(НСО₃)₂

Утворюються розчинні солі (гідрокарбонати), що вимиваються й виносяться в океан, частково насичуючи воду океану(п.8, мал.1).

Частина гідрокарбонатів під впливом неорганічних умов і фільтрації води через живі організми (наприклад, молюски) перетворюється й відкладається на дні океану у вигляді осадових порід (того ж, наприклад, СаСО₃, частково представленого у вигляді черепашнику, як залишки раковин померлих молюсків) (п.6,7 мал.1).

Осадові породи піддаються метаморфозу (різні перетворення), а також під дією тектонічних сил переміщаються в глибину земної кори, звідки через тривалий період часу частково піднімаються на поверхню, а ще швидше такі процеси йдуть під дією вулканічних вивержень (п.8, мал.1), які знову є джерелами вуглецю в атмосфері у вигляді СО₂, а іноді й СО, що окисляється до СО₂.

Якщо в атмосфері підвищується вміст СО₂, то частина його розчиняється у воді, вступає в реакцію із СаСО₃, з утворенням розчинних у воді гідрокарбонатів, наприклад Са(НСО₃)₂.

Навпаки, при зменшенні вмісту СО₂ в атмосфері, гідрокарбонати, які завжди містяться в морській воді, перетворюються в карбонати, що випадають із розчину, частково використовуються організмами для побудови кістяків або панцирів (раковин) тварин, а після їх відмирання, а частиною й без відмирання у вигляді СаСО₃ осідають на морське дно.

Таким чином, існує оборотний процес:

 зменшення концентрації СО₂ в атмосфері

Са(НСО₃)₂  СаСО₃ + Н₂О + СО₂

 збільшення концентрації СО₂ в атмосфері

Інші джерела надходження СО₂ в атмосферу – пожежі.

Біотичний кругообіг вуглецю – складова частина великого кругообігу, він пов'язаний з життєдіяльністю організмів.

Весь асимільований в процесі фотосинтезу вуглець включається спочатку у вуглеводи (п.1, рис.1), а потім разом з речовиною рослин (продуцентів) споживається консументами різних трофічних рівнів (п.2, мал.1).

Далі в процесі дихання весь вуглець, що міститься в органічних сполуках, перетворюється у вуглекислий газ (п.3,4, рис.1). Тому процеси фотосинтезу та дихання можна вважати повністю комплементарними.

Рослини в рік асимілюють близько 105 х 10¹⁵ г вуглецю, з яких 30% вертається в фонд вуглекислого газу в результаті дихання(п.4, рис.1),.

Останні 70% забезпечують процес дихання та продукційні процеси у тварин, грибів та бактерій, в рослино їстівних та детритних трофічних ланцюгах(п.3, рис.1).

Якби не відбувалося побічних процесів, то кількість СО₂, виділеного в атмосферу й засвоєного рослинами, було б однаковим.

Однак же частина вуглецю тимчасово виводиться із кругообігу за рахунок часткової мінералізації останків рослин (п.5, мал.1) і тварин (п.6, мал.1) з утворенням торфу, нафти, вугілля і інших копалин у літосфері.

Згорання цих відкладів підвищує вміст вуглекислого газу в атмосфері (п.8, рис.1).

За останні 100 років вміст вуглекислого газу в атмосфері значно зріс. І як вважають вчені, цей ріст буде продовжуватись, що може призвести до порушень рівноваги в екосистемах і в біосфері в цілому.

Так, щорічно в промисловості й на транспорті при спалюванні палива викидається в атмосферу 1,510¹² кг СО₂ і ця цифра щорічно росте, що створює глобальну проблему - парниковий ефект.

Багаторічний моніторинг вмісту СО₂ в атмосфері проводиться в обсерваторії Мауна-Лоа на Гавайях, розташованої вдалині від джерел забруднення СО₂, що реєструє поступове збільшення кількості, СО₂ і прогнозує подвоєння його концентрації до кінця 21 століття.

Деякі вчені вважають, що збільшення вмісту СО₂ в атмосфері скоріше є наслідком глобального потепління, чим його причиною – коливання температури повітря на Землі приводять до змін температуру води у світовому океані, де зосереджено близько 90% загальної маси СО₂ на планеті. У свою чергу, це веде до збільшення потоку СО₂ з більше теплої води океану в атмосферу (як наслідок закону Генрі).

Рис. 2. Кругообіг вуглецю в біосфері.