Obieg węgla w ekosystemach wodnych

Węgiel jest pierwiastkiem będącym podstawą wszelkich form życia na Ziemi. Porusza się w atmosferze, litosferze, biosferze i hydrosferze. Cykl węgla reguluje globalną temperaturę Ziemi i kontroluje ilość dwutlenku węgla w atmosferze. Gdy węgiel podlega recyklingowi, jest ponownie wykorzystywany przez liczne organizmy. Ekosystemy wodne to takie, które zawierają rośliny i zwierzęta zależne od wody.

Ekosystemy morskie to największe ekosystemy na Ziemi. Oceany pokrywają 71 procent powierzchni Ziemi i produkują 97 procent światowej wody. Sole, głównie chlorek sodu, stanowią 85 procent materii rozpuszczonej w oceanach i są kluczowym składnikiem oddzielającym morskie od innych ekosystemów. Najważniejszymi podpodziałami ekosystemów morskich są ekosystemy oceaniczne, głębokowodne, przyujściowe, rafy koralowe, ekosystemy pływowe i przybrzeżne. Żywe organizmy obejmują bakterie, glony, koralowce, małże, ryby i ssaki.

Ekosystemy słodkowodne zawierają wodę pitną, ale niewiele soli lub wcale. Główne podpodziały to jeziora i stawy, rzeki i strumienie, zbiorniki wodne, tereny podmokłe i wody gruntowe. Do żywych organizmów należą glony, ryby, płazy i rośliny.

Głównym źródłem węgla na Ziemi jest dwutlenek węgla z podwodnych erupcji wulkanicznych. Wulkany podwodne odpowiadają za ponad 80 procent wulkanizmu Ziemi. Występują one na grzbietach śródoceanicznych, które biegną wzdłuż centralnych części Atlantyku, Indii i Pacyfiku Oceany wraz z wulkanizmem wokół stref subdukcji, takich jak cały brzeg Oceanu Spokojnego. Część tego dwutlenku węgla rozpuszcza się w oceanie. Kolejna część przedostaje się do atmosfery poprzez parowanie oceanu. Dalsza część jest pochłaniana przez biomasę morską, taką jak plankton, algi i bakterie.

Rośliny i glony słodkowodne i fitoplankton (organizmy morskie i glony) wykorzystują energię słoneczną do fotosyntezy. Przekształcają wchłonięty dwutlenek węgla i wodę w cukry i tlen. Przechowują cukry jako energię i uwalniają tlen z powrotem do wody. Aktywność fitoplanktonu jest ograniczona do pierwszych 150 stóp wody w jeziorach i morzach. Wiele obszarów oceanu nie otrzymuje wystarczającej ilości światła słonecznego lub jest zbyt zimno.

Algi słodkowodne i fitoplankton morski są pokarmem dla ryb. Ryby wdychają przez skrzela rozpuszczony tlen z wody i wydychają dwutlenek węgla z powrotem do wody. Przechowują węglowodany, które zjedli jako energię i wydalają nieorganiczny węglan wapnia i wodorowęglan. Związki te są przenoszone przez prądy do głębokich oceanów, gdzie wytrącają się.

Martwe organizmy rozkładają się na dnie rzeki, jeziora lub morza i emitują dwutlenek węgla. Gaz wraca do wody słodkiej i morskiej, gdzie pochłaniają je inne organizmy lub gaz wyparowuje do atmosfery.

Opady deszczu rozpuszczają dwutlenek węgla w atmosferze i zwracają go w postaci łagodnego kwasu do systemów gruntowych i wodnych. Na ziemi deszcz wietrzy odsłonięte skały węglanowe, takie jak wapień. Wapień to pozostałości nieorganicznych węglanów, które wytrącały się jako odchody ryb i szkielety martwych ryb, koralowców lub innych organizmów morskich. Siły tektoniczne Ziemi w połączeniu ze zmianami klimatu w czasie geologicznym odsłoniły węglany na powierzchni Ziemi.

Woda deszczowa gromadzi się pod ziemią jako woda gruntowa i spływa rzekami i jeziorami do mórz. Zawartość dwutlenku węgla w nim jest absorbowana przez organizmy słodkowodne i morskie do fotosyntezy, a wodny cykl węglowy zostaje wznowiony.