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'''कार्बन चक्र''' जैव-भूरासायनिक चक्र है जिसके द्वारा [[कार्बन]] का [[जीवमंडल]], [[मृदामंडल]], [[भूमंडल]], [[जलमंडल]] और पृथ्वी के [[वायुमंडल]] के साथ विनिमय होता है. यह पृथ्वी के सबसे महत्वपूर्ण चक्रों में एक है और जीवमंडल तथा उसके समस्त जीवों के साथ कार्बन के पुनर्नवीनीकरण और पुनरुपयोग को अनुमत करता है{{Citation needed|date=April 2010}}.
 
कार्बन चक्र की खोज प्रारंभिक रूप से [[जोसेफ़ प्रिस्टली]] और [[एंटोनी लावाइसियर]] ने की, और [[हमफ़्री डेवी]] ने इसे प्रतिपादित किया.<ref name="AOW">होम्स, रिचर्ड. "द एज ऑफ़ वंडर", पैंथियन बुक्स, 2008. ISBN 978-0-375-42222-5.</ref> अब इसे आम तौर पर विनिमय मार्गों द्वारा जुड़े पांच{{Citation needed|date=November 2009}} प्रमुख कार्बन भंडार के रूप में माना गया है. ये भंडार हैं:
* वायुमंडल
* स्थलीय जीवमंडल, जिसे आम तौर पर ताज़ा जल प्रणालियों और मृदा कार्बन जैसे निर्जीव कार्बनिक पदार्थों को शामिल करते हुए वर्णित किया गया है.
* पौधों और जानवरों द्वारा संपन्न [[श्वसन]] के ज़रिए. यह [[ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया]] है और इसमें ग्लूकोज़ (या अन्य कार्बनिक अणुओं) का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विखंडन शामिल है.
* जानवर और पौधों के [[क्षय]] के माध्यम से. [[कवक]] और [[जीवाणु]] मृत जानवरों और पौधों में कार्बन यौगिकों को भंग करते हैं तथा ऑक्सिजन मौजूद हो तो कार्बन को कार्बन डाइऑक्साइड में, अगर नहीं हो तो [[मीथेन]] में बदलते हैं.
* कार्बनिक पदार्थों के [[दहन]] के ज़रिए, जो उसमें मौजूद कार्बन का [[ऑक्सीकरण]] करता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड (और भाप जैसे अन्य पदार्थ) उत्पादित होता है. [[कोयला]], [[पेट्रोलियम]] उत्पाद, और अन्य [[प्राकृतिक गैस]] जैसे [[जीवाश्म ईंधनों]] को जलाने से कार्बन विमोचित होता है जो करोड़ों वर्षों से भूमंडल में संग्रहीत है. [[सस्य ईंधन]] को जलाने से भी कार्बन डाइऑक्साइड विमोचित होता है जो केवल कुछ वर्षों या उससे भी कम समय तक जमा रहते हैं.
* [[सीमेंट]] का उत्पादन. जब सीमेंट के एक घटक, [[चूना]] (कैल्शियम ऑक्साइड) के उत्पादन के लिए [[चूना पत्थर]] (कैल्शियम कार्बोनेट) को गरम किया जाता है तो कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त होता है.
* महासागरों की सतह पर, जहां पानी गर्म हो जाता है, द्रवीभूत कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में वापस चला जाता है.
* [[ज्वालामुखी उद्भेदन]] तथा [[रूपांतरण]] गैसों को वायुमंडल में विमोचित करते हैं. [[ज्वालामुखी गैसें]] मुख्यतः [[जल वाष्प]], कार्बन डाइऑक्साइड और [[सल्फ़र डाइऑक्साइड]] हैं. विमोचित कार्बन डाइऑक्साइड मोटे तौर पर सिलिकेट अपक्षय [उद्धरण अपेक्षित] द्वारा हटाई गई मात्रा के बराबर है; अतः ये दो प्रक्रियाएं, जो रासायनिक तौर पर एक दूसरे के विपरीत हैं, लगभग शून्य के बराबर हैं, और 100,000 वर्षों के समय मान पर वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर को प्रभावित नहीं करते.
 
== जीवमंडल में ==
लगभग 42,000 [[गिगाटन]] कार्बन [[जीवमंडल]] में मौजूद है. कार्बन पृथ्वी पर जीवन का एक अनिवार्य हिस्सा है. यह सभी जीवित [[कोशिकाओं]] की [[संरचना]], [[जैव-रसायन]], और [[पोषण]] में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है.
* [[स्वपोषक]] ऐसे जीव हैं जो हवा या जल से, जहां वे जी रहे हों, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हुए स्वयं अपना [[कार्बनिक यौगिक]] उत्पादित करते हैं. ऐसा करने के लिए उन्हें ऊर्जा के बाहरी स्रोत की ज़रूरत है. लगभग सभी स्वपोषक इसे उपलब्ध कराने के लिए सौर विकिरण का उपयोग करते हैं, और उनकी उत्पादन प्रक्रिया [[प्रकाश-संश्लेषण]] कहलाती है. कुछ स्वपोषक [[रसायनी-संश्लेषण]] नामक प्रक्रिया में रासायनिक ऊर्जा के स्रोतों का दोहन करते हैं. कार्बन चक्र के लिए सबसे महत्वपूर्ण स्वपोषक हैं भूमि पर जंगलों में [[वृक्ष]] और पृथ्वी के महासागरों में [[पादप-प्लवक]]. प्रकाश-संश्लेषण इस प्रतिक्रिया का अनुसरण करता है 6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O → C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub>
* जीवमंडल के अंतर्गत कार्बन अन्य जीवों या उनके अंगों (उदा.फल) पर [[परपोषक]] खाद्य के रूप में स्थानांतरित होते हैं. इसमें [[किण्वन]] या [[क्षय]] के लिए कवक और बैक्टीरिया द्वारा निर्जीव कार्बनिक पदार्थ ([[मलबा]]) का उदग्रहण शामिल है.
* सर्वाधिक कार्बन [[श्वसन]] के माध्यम से जीवमंडल छोड़ देता है. जब ऑक्सीजन मौजूद हो, तब [[वायु-श्वसन]] होता है, जो निम्नलिखित प्रतिक्रिया के बाद आस-पास की हवा या पानी में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है, C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub> → 6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O
अन्यथा, [[अनाक्सीय श्वसन]] होता है और आस-पास के परिवेश में मीथेन छोड़ता है, जो अंततः वायुमंडल या जलमंडल में अपनी राह बनाता है (उदा., कच्छ गैस या [[उदर-वायु]] के रूप में).
* जैव-संहति का दहन (उदा.जंगल की आग, गरम करने के लिए इस्तेमाल लकड़ी, और कोई कार्बनिक) भी वातावरण में कार्बन की पर्याप्त मात्रा को स्थानांतरित कर सकता है
* जब भूमंडल में निर्जीव कार्बनिक पदार्थ (जैसे [[पीट]]) शामिल हो जाता है, तब भी कार्बन जीवमंडल के भीतर परिचालित हो सकता है. विशेषतः [[कैल्शियम कार्बोनेट]] के बने [[पशु खोल]], अंततः [[अवसाद]] की प्रक्रिया के माध्यम से [[चूना पत्थर]] बन सकते हैं.
* गहरे समुद्र में कार्बन चक्र के बारे में अभी भी बहुत कुछ जानना बाक़ी है. उदाहरण के लिए, हाल ही की एक खोज है कि [[लार्वेशियन]] श्लेष्म घर (जो "सिंकर्स" नाम से विख्यात हैं) इतनी अधिक संख्या में तैयार होते हैं कि वे गहरे सागर में कार्बन बहुत ज़्यादा वितरित करते हैं, जिनका पहले [[अवसाद जाल]] के रूप में पता लगाया गया था.<ref>{{cite press release|title="Sinkers" provide missing piece in deep-sea puzzle|publisher=Monterey Bay Aquarium
::<sub>3</sub> HCO <sup>-</sup> {{unicode|⇌}} H<sup>+ +</sup> <sub></sub> CO3 <sup>-</sup> (कार्बोनेट आयन)
 
प्रतिक्रियाओं का यह सेट, जिसमें प्रत्येक का अपना संतुलन गुणांक है, महासागरों में अकार्बनिक कार्बन के स्वरूप को निर्धारित करता है<ref>{{cite book|last=Millero|first=Frank J.|edition=3|title=Chemical Oceanography|publisher=CRC Press|location=|year=2005|isbn=0849322804}}</ref>. समुद्री जल के लिए प्रयोगाश्रित रूप से निर्धारित गुणांक, स्वयं तापमान, दबाव, और अन्य आयनों की मौजूदगी (विशेषकर बोरेट) के लिए प्रकार्य हैं. महासागर में संतुलन प्रभावशाली रूप से बाइकार्बोनेट का पक्ष लेते हैं. चूंकि यह आयन वायुमंडलीय CO<sub>2</sub> से तीन चरण दूर है, समुद्र में अकार्बनिक कार्बन का भंडारण स्तर, CO<sub>2</sub> के वायुमंडलीय आंशिक दबाव के प्रति इकाई का अनुपात नहीं है. समुद्र के लिए कारक है दस: अर्थात् वायुमंडलीय CO<sub>2</sub> में 10% वृद्धि के प्रति, समुद्री भंडारण (संतुलन में) वृद्धि लगभग 1% होती है, जहां वास्तविक घटक स्थानीय परिस्थितियों पर निर्भर हैं. इस मध्यवर्ती कारक को अक्सर [[रोजर रेवेल]] के नाम पर "[[रेवेल फैक्टर]]" कहा जाता है.
 
महासागरों में द्रवीभूत कार्बोनेट, विशेषकर सूक्ष्म जीवों के खोल के रूप में, ठोस कैल्शियम कार्बोनेट, CaCO<sub>3</sub>, अवक्षेपित करने के लिए द्रवीभूत कैल्शियम के साथ संयोजित होता है. जब ये जीव मर जाते हैं, उनके खोल डूब जाते हैं और [[सागर तल]] पर जमा हो जाते हैं. समय के साथ ये कार्बोनेट अवसाद [[चूना पत्थर]] बनाते हैं, जो कार्बन चक्र में कार्बन का सबसे बड़ा भंडार है. महासागरों में द्रवीभूत कैल्शियम, [[कैल्शियम-सिलिकेट चट्टानों]] के [[रासायनिक अपक्षय]] से आता है, जिस समय भू-जल में कार्बोनिक और अन्य अम्ल, कैल्शियम वाले खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करते हुए घोल में कैल्शियम आयन विमोचित करते हैं और नई एल्यूमिनियम से समृद्ध चिकनी [[खनिज मिट्टी]] और [[स्फटिक]] जैसे अविलेय खनिज पदार्थ के अवशेष पीछे छोड़ जाते हैं.