碳的新 “路”
碳的新 “路”
碳，是元素周期表中排列第6位的化学元素，在我们生活的地球上，它无处不在，举足轻重。地球上的生命体由碳构成，因此也被称为碳基生命；推动近现代文明高速发展的矿物燃料也由碳构成……毋庸置疑，我们生活在一个碳的世界。然而，人类活动和工业生产带来的二氧化碳排放却成为影响人类福祉的巨大威胁。让我们一起来认识这个元素多面手——碳。
碳循环：生命与文明的起源
碳为所有生物提供了生命的基础，碳原子之间通过碳碳键结合形成不同长度、形状的碳骨架，有机物在此基础上搭建。
有机物不只是生命赖以生存的能量源泉（如氨基酸为人类提供必需的营养物质），生命体的新陈代谢和遗传变异也离不开有机物的转化，携带遗传信息的有机物质DNA指导生物的生长、发育和繁殖过程，进而影响着自然进化和生物的复杂性。
无机碳原子也存在于活细胞中，以生物化学反应的底物和生物化学反应的最终产物的形式存在。只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。碳基生物储存的能量主要以碳水化合物的形式存在。
碳循环示意图（图源《知识就是力量》杂志）
碳循环中的奥秘
地球的碳循环是复杂的，在时间尺度上分为短期碳循环和长期碳循环。植物、藻类等通过光合作用从大气和海洋中获取碳，一部分碳通过呼吸作用回到大气，而另一部分则作为能量储存在生物体内。以这些生物体为食的动物会将碳转移。这些生物死后，一部分碳被微生物分解，以二氧化碳的形式返回大气；一部分被食腐动物、细菌和真菌吃掉。然后，微生物从基质中再生（如植物生长），部分残骸埋藏在地下或海洋下经历长久的化学变化形成石油和煤炭等矿物燃料。人类祖先学会了钻木取火，通过燃烧矿物燃料以获得更高的能量，但燃烧过程中向大气排放了大量二氧化碳。
地球上最主要的碳库是碳酸盐岩，碳酸盐的形成使得大气中碳沉降，潜没到地幔中，它最终通过火山喷发和变质气体释放返回大气中。短期、快速的事件对系统产生的扰乱最终会回到稳定状态，一般对生态系统的影响不大。但是，一些重大事件的发生，使得生物无法适应生态系统的环境变化，从而导致大规模灭绝。
温室效应示意图（图源《知识就是力量》杂志）
全世界的人类是一个整体，地球是我们共同的家园。如何在碳的世界中携手共进，保护我们赖以生存的环境是全人类共同的课题。向未来，为实现“双碳”目标而奋进。
注：本文图片均来自《知识就是力量》杂志