عنصر الكربون يعتبر من أهم العناصر الأساسية في بناء الكائنات الحية، فهو عنصر بيئي حيوي في المقام الأول، بجانب أهميته الاقتصادية العالمية، فهو يستخدم كوقود للإنسان الحديث بجميع الأنشطة اليومية التي يقوم بها، والعلم أثبت أن أهم صور الكربون في الطبيعة هو غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يدخل في عملية البناء الضوئي الخاصة بـ النباتات والطحالب الخضراء لتكوين المواد العضوية اللازمة لتلك الكائنات، لتبدأ بعد ذلك مراحل مختلفة ب دورة الكربون في الطبيعة .
أهمية عنصر الكربون
ذرات عنصر الكربون تشكل ما يقرب من 18% من كتلة جسم الكائن الحي، فهذا العنصر هو أساس وجود الكائن الحي قيد الحياة لأنه يعتبر وحدة البناء الرئيسية لأغشية البلازما و جزيئات السكر التي تعتبر وقود الكائن الحي، والدراسات العلمية أثبتت أن عنصر الكربون يدخل أيضاً في بناء الحمض النووي والذي له دور في حمل كافة البيانات والمعلومات الوراثية الخاصة بجسم الكائن الحي.
دورة عنصر الكربون الحيوية
عنصر الكربون يدخل بكافة شبكات الغذاء على وجه الأرض، من خلال الكائنات الحاملة لصفات تؤهلها أن تكون ذاتية التغذية والتي تعتمد بعملية الحصول على الغذاء على عملية البناء الضوئي، من ضمن تلك الكائنات الطحالب الخضراء والنباتات بأنواعها.
تسعى الكائنات ذاتية التغذية لالتقاط غاز ثاني أكسيد الكربون من أيونات بيكربونات الصوديوم أو الهواء الطلق وتقوم باستخدامها في صنع المركبات العضوية اللازمة لإتمام عملية التغذية مثل مادة الجلوكوز، يأتي بعد ذلك دور الكائنات غير ذاتية التغذية والتي تعمل على تفكيك تلك الجزيئات بعملية حيوية يطلق عليها اسم “التنفس الخلوي”.
في تلك العملية يتم إطلاق عنصر الكربون المتواجد في الجزيئات الحيوية على هيئة جزيئات من مركب ثاني أكسيد الكربون، تلي تلك العملية عملية التحلل التي يقوم بها الكائنات المحللة والتي تقوم بتحليل المركبات المعقدة العضوية لتبدأ في تكوين عنصر الكربون العضوي المصحوب بغاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تحلل كل من الكائنات الميتة والمتبقي من النفايات العضوية.
نلاحظ بتلك الدورة أن الكربون ينتقل بسرعة وخاصة إذا تحدثنا عن النظام المائي، فالدراسات العلمية العالمية تؤكد أن نسبة كبيرة من الكربون تتراوح بي ألف إلى مائة ألف مليون طن تدخل في دورة الكربون الحيوية كل عام، مع العلم أن الطن هو ما يقارب كتلة سيارة أو حيوان كبير مثل الفيل.
دورة عنصر الكربون الجيولوجية
تستغرق الدورة الجيولوجية وقت كبير إذا ما قُرنت بالدورة الحيوية لعنصر الكربون، فقد تصل إلى ملايين السنين حتى ينتقل الكربون ويكمل دورة جيولوجية كاملة، وفي تلك الدورة يتم تخزين الكربون لفترات زمنية طويلة نسبياً بالمسطحات المائية المختلفة وبالهواء الطلق، وبرواسب التربة والمحيطات وبالوقود الأحفوري، وبالصخور وبأعماق الأرض.
في الدورة الجيولوجية نلاحظ أن نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون بالغلاف الجوي تتأثر بشكل كبير بنسبة عنصر الكربون المخزن في أعماق المحيطات، والعكس أيضاَ صحيح، فغاز ثاني أكسيد الكربون العالق بالهواء الجوي يذوب في التيارات المائية ليتفاعل مع جزيئات الماء في معادلات كيميائية معقدة.
ينتج من التفاعل السابق مجموعة من الكربونات التي تنطلق مع أيونات من عنصر الكالسيوم، ليتكون بذلك مركب جديد من كربونات الكالسيوم، وهي تعتبر المكون الأساسي للأصداف الخاصة بالكائنات البحرية.
عندما تتوفى تلك الكائنات، تغرق رفاتها لتصبح بنهاية الأمر لتشكل تكتل من الرواسب العالقة في قاع المحيطات، ومع مرور الزمن، وبفعل العوامل الجيولوجية المختلفة تبدأ تلك الرواسب في التحول إلى صورة أخرى هي الحجر الجيري، وهو بمثابة أكبر مخزن لعنصر الكربون على وجه الأرض.
أهمية عنصر الكربون
ذرات عنصر الكربون تشكل ما يقرب من 18% من كتلة جسم الكائن الحي، فهذا العنصر هو أساس وجود الكائن الحي قيد الحياة لأنه يعتبر وحدة البناء الرئيسية لأغشية البلازما و جزيئات السكر التي تعتبر وقود الكائن الحي، والدراسات العلمية أثبتت أن عنصر الكربون يدخل أيضاً في بناء الحمض النووي والذي له دور في حمل كافة البيانات والمعلومات الوراثية الخاصة بجسم الكائن الحي.
دورة عنصر الكربون الحيوية
عنصر الكربون يدخل بكافة شبكات الغذاء على وجه الأرض، من خلال الكائنات الحاملة لصفات تؤهلها أن تكون ذاتية التغذية والتي تعتمد بعملية الحصول على الغذاء على عملية البناء الضوئي، من ضمن تلك الكائنات الطحالب الخضراء والنباتات بأنواعها.
تسعى الكائنات ذاتية التغذية لالتقاط غاز ثاني أكسيد الكربون من أيونات بيكربونات الصوديوم أو الهواء الطلق وتقوم باستخدامها في صنع المركبات العضوية اللازمة لإتمام عملية التغذية مثل مادة الجلوكوز، يأتي بعد ذلك دور الكائنات غير ذاتية التغذية والتي تعمل على تفكيك تلك الجزيئات بعملية حيوية يطلق عليها اسم “التنفس الخلوي”.
في تلك العملية يتم إطلاق عنصر الكربون المتواجد في الجزيئات الحيوية على هيئة جزيئات من مركب ثاني أكسيد الكربون، تلي تلك العملية عملية التحلل التي يقوم بها الكائنات المحللة والتي تقوم بتحليل المركبات المعقدة العضوية لتبدأ في تكوين عنصر الكربون العضوي المصحوب بغاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تحلل كل من الكائنات الميتة والمتبقي من النفايات العضوية.
نلاحظ بتلك الدورة أن الكربون ينتقل بسرعة وخاصة إذا تحدثنا عن النظام المائي، فالدراسات العلمية العالمية تؤكد أن نسبة كبيرة من الكربون تتراوح بي ألف إلى مائة ألف مليون طن تدخل في دورة الكربون الحيوية كل عام، مع العلم أن الطن هو ما يقارب كتلة سيارة أو حيوان كبير مثل الفيل.
دورة عنصر الكربون الجيولوجية
تستغرق الدورة الجيولوجية وقت كبير إذا ما قُرنت بالدورة الحيوية لعنصر الكربون، فقد تصل إلى ملايين السنين حتى ينتقل الكربون ويكمل دورة جيولوجية كاملة، وفي تلك الدورة يتم تخزين الكربون لفترات زمنية طويلة نسبياً بالمسطحات المائية المختلفة وبالهواء الطلق، وبرواسب التربة والمحيطات وبالوقود الأحفوري، وبالصخور وبأعماق الأرض.
في الدورة الجيولوجية نلاحظ أن نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون بالغلاف الجوي تتأثر بشكل كبير بنسبة عنصر الكربون المخزن في أعماق المحيطات، والعكس أيضاَ صحيح، فغاز ثاني أكسيد الكربون العالق بالهواء الجوي يذوب في التيارات المائية ليتفاعل مع جزيئات الماء في معادلات كيميائية معقدة.
ينتج من التفاعل السابق مجموعة من الكربونات التي تنطلق مع أيونات من عنصر الكالسيوم، ليتكون بذلك مركب جديد من كربونات الكالسيوم، وهي تعتبر المكون الأساسي للأصداف الخاصة بالكائنات البحرية.
عندما تتوفى تلك الكائنات، تغرق رفاتها لتصبح بنهاية الأمر لتشكل تكتل من الرواسب العالقة في قاع المحيطات، ومع مرور الزمن، وبفعل العوامل الجيولوجية المختلفة تبدأ تلك الرواسب في التحول إلى صورة أخرى هي الحجر الجيري، وهو بمثابة أكبر مخزن لعنصر الكربون على وجه الأرض.
