碳循環圖產生器
產生碳循環圖：以 GtC 標註的碳庫與通量、方框加箭頭的國中簡版、海洋碳幫浦，以及碳氧循環。給地球科學課、氣候科普和論文使用。
碳循環圖範例
每張卡片都是對應提示詞的實際生成結果：以 GtC 表示儲量、以每年通量表示流動的全球碳庫與通量示意圖，每個箭頭都寫明過程的六框國中版，從海面到海底的海洋碳循環，以及畫成生產者與消費者並附方程式的碳氧循環。點選卡片即可載入提示詞改寫。
帶標註的碳循環圖：每個箭頭把碳帶到哪裡
先讀左邊的陸地一欄，再讀中間的化石燃料分支，最後讀右邊的海洋一欄。每個箭頭尖端都落在碳進入的那個方框上。
- 1
光合作用與植物呼吸
陸地植物從大氣吸收 CO₂；呼吸作用和森林砍伐又把一部分直接送回大氣。
- 2
落葉與分解
枯死物和落葉進入土壤，分解者透過呼吸把碳送回大氣。
- 3
化石化 → 燃燒
經過數百萬年，土壤中的碳變成煤、石油和天然氣；燃燒一下子把它送回空氣。
- 4
海洋與沉積物
海洋吸收和釋放 CO₂；下沉的貝殼成為沉積物，再由火山釋放。
海洋碳循環：CO₂ 如何抵達深海
把帶標註圖中的海洋一欄從海面到海底展開。兩個「幫浦」把碳往下送。
- 1
海面交換與光合作用
CO₂ 溶入海水；浮游植物把它固定，浮游動物和魚類透過呼吸再放回。
- 2
生物幫浦
死亡的浮游生物、糞粒和貝殼以海洋雪的形式下沉；深層細菌把它呼吸成 CO₂。
- 3
溶解度幫浦與沉積物
寒冷的極地海水帶著溶解的 CO₂ 下沉；抵達海底的貝殼變成石灰岩。
碳循環圖：帶標註、簡單、模型、海洋與人類影響
這些圖裡流動的都是同一批碳，差別在於圖畫出地球的多大範圍、有沒有數字。下面是大家常找的版本，以及每種應該包含的內容。
帶標註的碳循環圖
生物或地球科學課用的完整圖。碳庫：大氣、陸地植物、動物、土壤及其分解者、化石燃料、海洋和碳酸鹽岩。過程各畫一條箭頭：光合作用、呼吸作用、攝食、死亡與排泄、分解、掩埋、燃燒、溶入海洋與從海洋逸出、沉積和火山噴發。只有光合作用和溶解是從大氣往下的，其他碰到天空的箭頭全都朝上。
簡單碳循環圖
入門課用的基本碳循環圖：空氣中的 CO₂、植物、動物、遺骸、化石燃料與燃燒，用光合作用、攝食、呼吸作用、分解作用和燃燒連起來。不畫海洋、岩石，也沒有數字。但仍要表現植物既行光合作用也行呼吸作用；簡化碳循環最常漏掉的，就是從植物回到大氣的那條箭頭。
可以照著畫的碳循環圖
手繪碳循環圖時用方框取代風景，分三排擺放：頂端橫放大氣，中間是植物和動物，底部是土壤和化石燃料，海洋放在一側。先把方框都畫好，再畫箭頭：一條從大氣往下進入植物，所有會呼吸、腐爛或燃燒的東西各有一條往上的箭頭。手繪版畫八到十條箭頭就夠了。
含碳庫與通量的碳循環模型
模型版用數字取代風景：每個碳庫以十億噸碳（GtC）計，每個箭頭以 GtC/年計。大致規模：大氣約 870，植被約 450，土壤約 1,700，表層海洋約 900，深層海洋約 37,000，剩餘化石燃料蘊藏量 1,000–1,500，沉積岩達數千萬。通量：光合作用約 120 GtC/年，植物呼吸約歸還 60、土壤約 60；海洋吸收約 80，釋放約 78；化石燃料與水泥約 10；火山約 0.1。
碳氧循環
成對的圖：光合作用吸收 CO₂ 和水，放出葡萄糖和 O₂；細胞呼吸吸收葡萄糖和 O₂，放出 CO₂ 和水。畫成生產者和消費者兩個方框，一個方向是 CO₂ 箭頭，另一個方向是 O₂ 箭頭，下方寫兩個方程式：6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 及其逆反應。要註明生產者也會呼吸，否則學生會以為植物只產生氧氣。
海洋碳循環圖
海洋的剖面：CO₂ 在海面溶解，形成碳酸、碳酸氫根和碳酸根離子；浮游植物把它固定；死亡的浮游生物和貝殼以海洋雪的形式下沉（生物幫浦）；高緯度寒冷而密度大的海水帶著溶解的碳下沉（溶解度幫浦）；碳酸鈣沉積在海底，成為石灰岩的開端。加上 pH 標註可以呈現海洋酸化。
人類活動對碳循環的影響
自然循環加上人類添加的箭頭：化石燃料燃燒和水泥生產（每年約 10 GtC），森林砍伐與焚燒（每年約 1–1.5 GtC），以及越來越大的大氣方框：CO₂ 從 1800 年前的約 280 ppm 升到現在的 420 ppm 以上。多出來的碳約 30% 進入海洋，約 25% 進入陸地植物，其餘留在空氣中。
慢碳循環與快碳循環
兩種速度的兩個循環。快循環在生物的一生之內經過生物體：光合作用、呼吸作用和分解每年移動 10 億到 1,000 億噸碳。慢循環經過岩石，歷時 1 億到 2 億年：雨水風化岩石，河流把碳帶到海裡，沉積為石灰岩，最後由隱沒和火山送回，每年只有 1,000 萬到 1 億噸。
碳循環的過程：每個過程把碳從哪裡移到哪裡
帶標註的碳循環圖在箭頭上寫出的各個過程，依多數教科書的順序排列：先是生物循環，再是長期碳庫和海洋。
| 過程 | 碳的流向 | 發生了什麼 |
|---|---|---|
| 光合作用 | 大氣 → 植物和藻類 | 光能把 CO₂ 和水轉化為葡萄糖，放出 O₂ |
| 攝食 | 植物 → 動物 | 植食動物、再到肉食動物，以植物的醣類、脂肪和蛋白質形式攝入碳 |
| 細胞呼吸 | 植物、動物、微生物 → 大氣 | 葡萄糖與 O₂ 分解釋放能量，放出 CO₂ 和水 |
| 死亡與排泄 | 植物和動物 → 土壤 | 落葉、遺骸和糞便成為土壤有機質 |
| 分解作用 | 土壤 → 大氣 | 細菌和真菌透過呼吸分解死亡物質，釋放 CO₂（缺氧處產生甲烷） |
| 掩埋與化石化 | 死亡物質 → 化石燃料 | 數百萬年間，掩埋的遺骸在高溫高壓下變成煤、石油和天然氣 |
| 燃燒 | 化石燃料和木材 → 大氣 | 燃燒在幾秒內把儲存的碳氧化回 CO₂ |
| 溶解（擴散） | 大氣 → 海洋 | CO₂ 在海面溶解，形成碳酸、碳酸氫根和碳酸根離子 |
| 釋放（排氣） | 海洋 → 大氣 | 溫暖的表層海水把溶解的 CO₂ 放回空氣 |
| 沉積 | 海洋 → 海底岩石 | 碳酸鈣外殼沉降並硬化成石灰岩 |
| 火山噴發 | 岩石 → 大氣 | 隱沒的碳酸鹽岩熔融，其中的碳以 CO₂ 形式逸出 |
國中的碳循環通常只到前七列，地球科學課程會加上海洋和岩石幾列。 矽酸鹽岩風化在數百萬年間緩慢地從雨水中帶走 CO₂，屬於慢循環版本。列出你課綱中的過程，就只畫那些箭頭。
什麼是碳循環？
碳循環是碳在大氣、生物、土壤、海洋和岩石之間的流動：植物和藻類透過光合作用從空氣中吸收二氧化碳，呼吸作用、分解作用、燃燒和火山再把它送回。 碳循環圖把每個碳庫畫成方框或場景，把每次轉移畫成單向箭頭，這樣就能跟著碳從空氣進入葉片，再回到空氣中。
重點
- CO₂ 只占空氣的約 0.04%，大約 420 ppm。 工業革命前約為 280 ppm，上升來自燃燒化石燃料和砍伐森林。
- 地球上的碳大部分鎖在岩石裡。 NASA 估計約 65,500 億噸，主要是由海洋生物碳酸鈣外殼形成的石灰岩，這是地球上最大的碳庫。
- 海洋儲存的碳約為大氣的 50 倍。 其中 90% 以上以碳酸氫根離子的形式溶解，由 CO₂ 與海水反應生成。
- 光合作用和呼吸作用幾乎互相抵消。 在陸地上兩者每年各移動約 1,200 億噸碳；化石燃料燃燒增加約 100 億噸，相比之下不多，但它是單向的，所以在空氣中不斷累積。
- 碳以兩種速度流動。 經過生物時在一個生命週期內完成循環；經過岩石、風化、沉積和火山則需要 1 億到 2 億年。
碳循環與氮循環的差別
兩者都是經過空氣、土壤和生物的生物地球化學循環，但碳透過光合作用直接進入生物，而氮必須先被細菌固定，植物才能利用。 所以碳循環圍繞植物來畫，氮循環圍繞土壤微生物來畫。
| 碳循環 | 氮循環 | |
|---|---|---|
| 在空氣中的形式 | CO₂，約占大氣 0.04% | N₂，約占大氣 78% |
| 進入生物的途徑 | 植物、藻類和藍綠菌的光合作用 | 細菌固氮，再由根吸收銨和硝酸鹽 |
| 回到空氣的途徑 | 呼吸作用、分解作用和燃燒 | 細菌的脫氮作用 |
| 最大的庫 | 石灰岩等沉積岩 | 大氣 |
| 人類的主要改變 | 化石燃料和森林砍伐增加 CO₂ | 肥料使每年固定的氮加倍 |
| 過量的後果 | 全球暖化和海洋酸化 | 水體藻華和死區 |
兩個循環在每個活細胞中交會。 蛋白質和核酸兩種元素都需要，所以植物透過光合作用得到的碳，受限於根系能找到多少固定氮，這就是氮肥能促進作物生長的原因。
關於碳循環的常見問題
用簡單的話說，碳循環是什麼？
碳一直在繞圈：植物從空氣中吸收二氧化碳來生長，動物吃植物，所有會呼吸、腐爛或燃燒的東西又把碳放回空氣。 途中有些碳會被困很久，例如變成地底的煤、石油和天然氣，或海底的石灰岩，要等燃料被燃燒或岩石被火山熔化時才回來。
碳循環圖怎麼畫？
先把碳庫畫成方框，最後才畫箭頭。 頂端橫放大氣方框，中間一排放植物和動物，底部一排放含分解者的土壤和化石燃料，海洋放在一側。接著畫一條從大氣往下進入植物的箭頭（光合作用），從植物、動物和土壤往上到大氣的箭頭（呼吸作用和分解作用），以及從化石燃料到大氣的箭頭（燃燒）。最後補上植物 → 動物（攝食）、植物和動物 → 土壤（死亡與排泄）、土壤 → 化石燃料（化石化），以及海洋進出的兩條箭頭。檢查每條箭頭是否都指向碳流動的方向。
碳循環有哪些步驟？
光合作用、攝食、呼吸作用、死亡與分解、掩埋成化石燃料，以及燃燒。 依這個順序，碳從空氣進入植物，再進入動物，回到空氣或進入土壤，掩埋的遺骸在燃料被燃燒時回到空氣。更完整的版本還加上海洋（溶解、釋放和沉積成石灰岩）和火山噴發。
碳循環和氧循環有什麼關聯？
透過同時推動兩者的兩個反應：光合作用消耗 CO₂ 放出 O₂，細胞呼吸消耗 O₂ 放出 CO₂。 把六個 CO₂ 固定成一個葡萄糖會放出六個 O₂；呼吸消耗這個葡萄糖時用掉六個 O₂，放回六個 CO₂。所以兩者常畫成一張圖，也就是碳氧循環。
人類如何影響碳循環？
主要是燃燒化石燃料，把數百萬年間掩埋的碳在幾個世紀內送進空氣，以及砍伐森林。 兩者合計每年增加約 110 億噸碳。海洋和陸地植物吸收了其中一半多一點；其餘使大氣 CO₂ 從約 280 ppm 升到 420 ppm 以上，讓氣候暖化，海水變得更酸。
森林砍伐如何影響碳循環？
它兩度向空氣中加碳。 砍下的樹被焚燒或腐爛時，木材中儲存的碳被釋放；之後這片土地上能透過光合作用吸收 CO₂ 的植物也變少了。被擾動的土壤還會釋放一部分自身的碳。在碳循環圖上，它畫成森林多出一條往上的箭頭，光合作用箭頭變細。
燃燒在碳循環中扮演什麼角色？
燃燒讓碳與氧結合，以 CO₂ 的形式回到大氣，包括木材、野火，以及煤、石油和天然氣。燒木材歸還的是樹在一生中吸收的碳；燒化石燃料歸還的是脫離循環數百萬年的碳，所以會讓空氣中的碳增加，而不是維持平衡。
光合作用在碳循環中扮演什麼角色？
它是碳離開空氣、進入生物的主要途徑。 陸地植物和海洋浮游植物利用光能把 CO₂ 和水轉化為葡萄糖，圖上的每條食物鏈都從這些醣類開始。在陸地碳循環圖上，它是唯一一條從大氣往下的大箭頭。
分解者在碳循環中做什麼？
細菌和真菌分解死亡的植物、動物和排泄物，透過呼吸把其中的碳以 CO₂ 形式放回空氣。 沒有它們，碳會在死亡物質中越積越多。在缺氧的地方，例如積水的泥炭和深層淤泥，分解變慢，碳可能被掩埋夠久而變成煤或石油。
海洋如何儲存碳？
CO₂ 在海面溶解並與水反應，生成碳酸氫根和碳酸根離子；浮游植物吸收其中一部分，兩個「幫浦」把碳往下送。 死亡的浮游生物和貝殼以海洋雪的形式下沉（生物幫浦），極地附近下沉的冷水把溶解的碳帶到深海（溶解度幫浦）。抵達海底的貝殼堆積成碳酸鹽沉積，最後成為石灰岩。
碳循環為什麼重要？
它讓空氣中的 CO₂ 含量以及地球溫度保持相對穩定，並為所有生物提供構成身體的碳。 二氧化碳會留住熱，所以當循環像現在這樣被化石燃料燃燒推離平衡時，氣候暖化，海洋變得更酸。
地球上的碳大多儲存在哪裡？
在岩石中，尤其是石灰岩和其他碳酸鹽沉積。 其次是以溶解碳酸氫根形式存在的深層海洋，接著是土壤、化石燃料、陸地植物和大氣。大氣在幾個主要碳庫中儲量最少，但變化最快。
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