分解者 ( decomposers ) 的角色 :
生態系中的分解者在碳循環中扮演了不可或缺的角色 ! 分解者大多由細菌、真菌所組成,它們也像動物一樣,利用呼吸作用來分解死亡的有機物,吸收氧氣;並放出二氧化碳到大氣中。
因為動物體並沒有辦法消化植物體所有的部分,所以生態系中需要很多分解者來完成分解死亡植物組織,除此之外,獵補行為或其他環境限制因子會使得動物族群數量小於植物生物量可負荷程度。
簡單的說,植物組織一部分被動物體食用、消耗;另一部分則在死亡後被分解者分解,這兩種方式的進行都需要呼吸作用參與,因此,如果族群中肉食動物的數量降低,較多的植物組織會被留給分解者分解,分解者會造成較多的呼吸作用,將二氧化碳釋放到大氣圈中;相反地,如果肉食動物族群成長,牠們會造成一大部分的呼吸作用,而這些被食用的植物材料並不會從生態系統中移出,而是進入光合 - 呼吸循環之中。
埋藏 ( burial ) :
植物死亡的碎屑殘餘經過埋藏作用 ( 可能埋藏在沼澤地區、或是板塊邊緣的沉積物 ) 後,部分會脫離光合 – 呼吸循環。被埋藏的有機物質(包含煤),組成了還原碳化合物的儲存庫( reduced-carbon-compound reservoir ),如同沉積作用 ( sedimentation ) 經常掩埋還原碳;侵蝕作用 ( erosion ) 則經常將其暴露於大氣之中,使其被分解者或其他無機作用氧化。
在漫長的地質時間裡,有機碳的埋藏速率大致上與其侵蝕速率呈一平衡狀態,而有機碳的儲存庫體積也僅有唯小的變化,也就是說 : 埋藏和侵蝕的循環呈一平衡狀態,如同光合 – 呼吸循環裡植物、動物、分解者彼此間也呈一相對平衡的狀態。
當全球變遷 ( global change ) 使得有機物質埋藏速率發生巨大改變時,會強烈影響大氣中的二氧化碳和氧氣濃度 !
那麼,哪裡是還原碳化合物大量堆積的地方呢 ?
答案是 : 無氧環境 ( anoxic condition;anoxia ) 的水體。無氧環境可以堆積死亡植物的碎屑在水體底部,並逐漸被深埋,而不被完全分解,因為大部分造成分解作用的細菌需要氧氣進行呼吸作用來完成,但是在那樣的環境裡,細菌無法存活,使得有機物質可以和泥、黏土逐漸堆積,更是一個保存化石和生物體軟組織的絕佳環境 !
當無氧環境逐漸在地球上廣布時,植物碎屑的埋藏可以在地殼間形成一個巨大的還原碳化合物儲存庫,每當海洋深部變為無氧環境、或沼澤 ( swamp ) 形成停滯狀態、或逐漸散布到大陸各處具有無氧底部的水體,這些區域都成為有機物質的埋藏地點。在石炭紀 ( Carboniferous Period ) 時,第一批的樹木被大量埋藏,形成煤沼澤 ( coal swamp ) ,這些樹木堆積在沼澤無氧的底部,逐漸變成泥炭 ( peat ),這些泥炭有逐漸變成煤 ( coal ),成為提供了人類所需的大量化石燃料來源。
碳同位素的變化 :
碳同位素紀錄著有機碳的循環,科學家可以從大氣中二氧化碳的碳同位素值的變化、石灰岩 ( limestone )、深海沉積物紀錄等反推有機碳的埋藏 ( burial ) 與風化 ( weathering ) 對其的影響。