Hiilipyöräily vesiekosysteemeissä

Hiili on alkuaine, joka on kaiken maan elämän muodon perusta. Se liikkuu ilmakehän, litosfäärin, biosfäärin ja hydrosfäärin läpi. Hiilenkierto säätelee maapallon maailman lämpötilaa ja ohjaa hiilidioksidin määrää ilmakehässä. Kun hiili kierrätetään, monet organismit käyttävät sitä uudelleen. Vesiekosysteemit ovat sellaisia, jotka sisältävät vedestä riippuvia kasveja ja eläimiä.

Meriekosysteemit ovat maan suurimpia ekosysteemejä. Meret peittävät 71 prosenttia maapallon pinnasta ja tuottavat 97 prosenttia maailman vedestä. Suolat, enimmäkseen natriumkloridi, käsittävät 85 prosenttia valtamerissä liuenneesta aineesta ja ovat tärkein osa, joka erottaa meren muista ekosysteemeistä. Meriekosysteemien tärkeimmät osa-alueet ovat valtameren, syvän veden, suiston, koralliriuttojen, vuorovesien ja rannikon ekosysteemit. Elävät organismit vaihtelevat bakteereista, levistä, koralleista, simpukoista, kaloista ja nisäkkäistä.

Makean veden ekosysteemit sisältävät juotavaa vettä, mutta vähän tai ei lainkaan suolaa. Suurimmat osa-alueet ovat järviä ja lampia, jokia ja puroja, säiliöitä, kosteikkoja ja pohjavesiä. Eläviin organismeihin kuuluvat levät, kalat, sammakkoeläimet ja kasvit.

Maapallon hiilen päälähde on merenalaisten tulivuorenpurkausten aiheuttama hiilidioksidikaasu. Merenalaiset tulivuoret muodostavat yli 80 prosenttia maapallon tulivuoresta. Näitä esiintyy valtameren keskiosilla, jotka kulkevat Atlantin, Intian ja Tyynenmeren keskiosia pitkin Valtameret yhdessä tulivuoren kanssa subduktiovyöhykkeiden ympärillä, kuten Tyynen valtameren koko reuna. Osa hiilidioksidista liukenee meressä. Toinen osa pakenee ilmakehään haihduttamalla merta. Toinen osa imeytyy meren biomassaan, kuten plankton, levät ja bakteerit.

Makean veden ja kasviplanktonin kasvit ja levät (meren eliöt ja levät) käyttävät auringon energiaa fotosynteesiin. Ne muuttavat absorboituneen hiilidioksidin ja veden sokereiksi ja hapeksi. Ne varastoivat sokerit energiana ja vapauttavat hapen takaisin veteen. Kasviplanktonin toiminta rajoittuu ensimmäisiin 150 jalkaan vettä järvissä ja merissä. Monilla merialueilla ei ole tarpeeksi auringonvaloa tai ne ovat liian kylmiä.

Makean veden levät ja meren kasviplankton ovat ruokaa kaloille. Kalat hengittävät liuenneen hapen kiduksineen ja hengittävät hiilidioksidia takaisin veteen. Ne varastoivat syödyt hiilihydraatit energiana ja erittävät epäorgaanista kalsiumkarbonaattia ja bikarbonaattia. Nämä yhdisteet kulkeutuvat virtauksilla syvälle valtamerelle, missä ne saostuvat.

Kuolleet organismit hajoavat joen, järven tai meren pohjassa ja päästävät hiilidioksidia. Kaasu kierrätetään makeaan ja merivedeen, missä muut organismit imevät niitä tai kaasu haihtuu ilmakehään.

Sateet liuottavat hiilidioksidia ilmakehään ja palauttavat sen miedoin happoina maa- ja vesijärjestelmiin. Maalla sateensäät paljastivat karbonaattikiviä, kuten kalkkikiveä. Kalkkikivi on epäorgaanisten karbonaattien jäännöksiä, jotka saostuvat kaloista ja kuolleiden kalojen, korallien tai muun meren elimistön luurangoista. Maan tektoniset voimat yhdistettynä ilmastonmuutokseen geologisen ajan kuluessa paljastivat karbonaatit maan pinnalla.

Sadevesi kerääntyy maaperän alle pohjavedeksi ja valuu jokien ja järvien kautta mereen. Makean veden ja meren organismit absorboivat sen hiilidioksidipitoisuuden fotosynteesiin ja vesihiilen kierto jatkuu.