מחזור הפחמן

מחזור הפחמן הוא מחזור שבו שלובים זה בזה היסודות פחמן, חמצן ומימן במחזורי החומרים בטבע. המחזור מוגדר גם כסך כל השינויים המתחוללים בתרכובות של הפחמן בטבע, שבמהלכם הוא הופך מתרכובת אי-אורגנית לתרכובת אורגנית וחוזר חלילה. ישנם שני תהליכים עיקריים המעורבים במחזור הפחמן והם פוטוסינתזה ונשימה תאית. שני התהליכים הללו, שמשלימים זה את זה במחזורי החומרים, הם גם שני התהליכים העיקריים במחזורי החמצן והמימן. בנוסף, שלושת היסודות מופיעים יחדיו בתרכובות אורגניות שבונות את גופם של האורגניזמים, ומהווים חלק ממחזור הפחמן בטבע. חשיבותו של מחזור הפחמן היא רבה משום שהוא מאפשר את כל תהליכי החיים וכולל בתוכו גם את מחזור המימן והחמצן.

התרכובת האי-אורגנית של מחזור הפחמן היא פחמן דו-חמצני, אשר נקלט מהאוויר על ידי היצרנים, כאשר הכוונה היא בעיקר לצמחים הירוקים בטבע. בנוסף לכך, ישנם חיידקים אשר מבצעים גם כן פוטוסינתזה. צמחים וחיידקים אלו בונים את הפחמימה גלוקוז במהלך תהליך הפוטוסינתזה המפיק את האנרגיה הדרושה לפעילותם, לוויסות תהליכים, לבניית גופם ולרבייה. לאחר שצמחים אלו נאכלים עוברת אנרגיה במארג המזון לשאר הצרכנים, ואיתה גם הפחמן. רק האנרגיה והפחמן ששימשו לבניית גופו של הצמח ממשיכים לעבור בשרשרת המזון. הצרכן שניזון מהצמח ממשיך להעביר את הפחמן במארג המזון (כאשר נטרף וכדומה) וכך עובר הפחמן במארג המזון. מולקולת הפחמן (הפחמימה) מאבדת מהאנרגיה שלה במהלך המחזור עד שהיא הופכת לאי-אורגנית, נטולת אנרגיה זמינה. גם המפרקים השונים נוטלים מהפחמן את האנרגיה שלו והופכים אותו לאי-אורגני ובכך משלימים את המחזור.

מפרקים אלו הם בעיקר חיידקים הטרוטרופים, אשר מפרקים אורגניזמים לאחר שאלו מתו, כגון צמחים שכמשו (נבלו) ובעלי חיים שמתו, וגורמים לריקבון. מכאן, שאילולא היה הפחמן מוחזר לאוויר, בין אם על ידי המפרקים השונים ובין אם על ידי התערבות האדם על ידי הפקת נפט ושימושו וכן הלאה, תהליכי החיים היו נפסקים, לדעת החוקרים לאחר 400 שנה. כמות הפחמן בסביבה המימית הייתה מספיקה לפחות זמן, וזאת משום שיותר פחמן נמצא בה שכן הוא מומס טוב במים.

גם דלקים פוסיליים, פחם, נפט וגז טבעי, הם חלק ממחזור הפחמן. פחמן שמקורו בצמחים ובעלי חיים קדומים, אשר קלטו אותו מהאוויר (במקרה של יצרנים) או מהמזון (במקרה של צרכנים) והשתמשו בו לבניית גופם. הפחמן נשאר כלוא בשכבות גאולוגיות שונות בצורה של חומר אורגאני במשך זמן רב עד שבני אדם מפיקים ושורפים את הדלקים על מנת לייצר אנרגיה. בתהליך הבעירה נפלט הפחמן לאטמוספירה בצורת פחמן דו-חמצני.

מסלול נוסף במחזור הפחמן הוא יצירת סלעי גיר משקיעת שלדים של אורגניזמים ימיים בקרקעית האוקיינוסים והימים. הפחמן נמצא בסלעי הגיר בצורה של סידן פחמתי. סלעי הגיר משמשים כחומר גלם בתעשיית המלט, שם מתרחש תהליך הפולט כמויות של פחמן לאטמוספירה בצורה של פחמן דו-חמצני וכך נסגר מעגל נוסף של מחזור פחמן. בתעשיית המלט כיום מחליפים חלק מסלעי הגיר באפר פחם מתחנות כוח פחמיות ובכך מקטינים את פליטת הפחמן הדו-חמצני לאוויר.

ראו גם
 מחזור החנקן
 מחזור הגופרית

קישורים חיצוניים

איכות הסביבה-מחזור הפחמן
מחזור הפחמן - הספרייה של מטח
על מחזור הפחמן-אתר סנונית
 

מטבוליזם
פחמן