O carbono, presente em todas as substâncias orgânicas dos seres vivos (celulose e proteínas) e nas substâncias inorgânicas (esqueleto ósseo, conchas, carapaças dos animais), é utilizado na natureza como matéria-prima na fotossíntese. No meio líquido, o carbono pode ser encontrado na forma de carbonato (CO32-) e bicarbonato (HCO3- ); no interior da crosta terrestre, armazenado sob a forma de combustíveis fósseis e na atmosfera, como CO2 (dióxido de carbono).
A concentração de gás carbônico na atmosfera é de aproximadamente 0,03%, proporção semelhante a que é encontrada na hidrosfera. Tal como o ciclo do oxigênio, o ciclo do carbono está vinculado à respiração e à fotossíntese, que sequestra o carbono atmosférico e o converte em carboidratos na presença da energia luminosa e da água.
As subtâncias orgânicas sintetizadas são utilizadas pelas plantas, pelas algas e pelos seres heterotróficos que, por meio da respiração, devolvem o CO2 ao meio físico. Na quimiossíntese, as bactérias também utilizam o gás carbônico para produzir substâncias orgânicas, que são utilizadas para a sua sobrevivência. A decomposição da matéria orgânica também participa do processo de liberação do CO2.
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