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科學內容背景

這就是「有氧呼吸」（aerobic repiration），氧氣是反應物，二氧化碳和水是產物。許多生物還會
採用「無氧呼吸」（anaerobic repiration），這時氧氣不是反應物，生成的產物也不同。有種無氧
呼吸發生於動物消化的過程，這時以甲烷的方式排出碳。

反芻消化 甲烷（CH 4 ）是有些動物消化過程的副產品，相當數量的甲烷因此排入大氣。尤其是牛隻會
釋放大量的甲烷。牛隻通常藉由打嗝的方式釋放大部分甲烷，少部分則因為腸胃脹氣排出。平均每頭
牛排出多少甲烷，統計的結果不一，有些專家則聲稱每年 200-400 磅。根據估計，全球排出的溫室氣
體當中，農牧業造成的量占了 14％。牛隻排出的甲烷為什麼這麼多呢？包括牛、山羊、綿羊和其他幾
種歸類於反芻動物（ruminants），這類動物有許多胃，胃裡棲息著厭氧性細菌；在攝食（吃草）的
時候，如果沒有厭氧性細菌的幫忙，就無法消化食物。厭氧性細菌會讓草變成動物可以消化的成分，
過程中會產生甲烷，最後甲烷排入大氣。

分解作用產生的氣體 植物與動物死亡後分解的過程，分解者（細菌、真菌和其他生物）在有氧或缺
氧的狀態下，釋放出二氧化碳或甲烷進入大氣。有機物質分解的過程，如果有氧氣參與反應，則是有
氧狀態，這時釋放出的是二氧化碳。通常需要氧氣的生物在呼吸的過程排出了三分之二的碳（二氧化
碳），剩餘的三分之一則與細胞中其他分子或營養成分結合。死亡生物如果是在水下或地底分解，而
周圍缺少氧氣和好氧細菌的話，就會發生缺氧分解作用，碳以甲烷的形式釋放出來。如果缺氧分解在
水中發生，氣體就溶解於水中，以緩慢的速度釋回大氣。總而言之，缺氧與有氧的分解作用，以二氧
化碳或甲烷的方式，每年將 300 億噸的碳釋放回大氣。

從地殼到大氣的碳流動 這個範疇的碳流動，可以區分為自然發生（0.8 億噸），以及人類工業活動造
成（94 億噸）。

自然發生的碳流動：從地殼到大氣（自然洩出、化石燃料分解、火山爆發） 非常少量的碳，以自然發
生的方式，從地殼釋放到大氣。發生於
地殼深層的火山爆發，以及化石燃料微 碳循環 水庫 / 自然流動 / 人類產業流動
量的洩漏，都會將少量的二氧化碳釋放 自然流入大氣 / 流出大氣
全部流入大氣 / 全部流動
到大氣中。 10 億為單位 大氣

人類工業的碳流動：從地殼到大氣（化
石燃料燃燒、土地利用方式改變、製造 人類的工業活動： 土地開發利用改變 人類的工業活動： 化石燃料的燃燒 石灰岩和 人類的工業活動： 水泥製造
水泥） 雖然化石燃料中的碳也會自然 其他岩石
植物
洩漏到大氣，但是通常發生的量微乎其
微。工業革命發生後，人類工業活動將 海洋表層水
土壤
碳從地殼排入大氣的速度，比自然過程 動物
要快許多。化石燃料在燃燒的過程中，
碳水化合物分子與空氣中的氧氣反應， 海洋深層水 化石燃料：
天然氣 、原油 、 煤炭
其中一項產物就是二氧化碳，二氧化碳 沉澱和沉積岩

海洋科學序列教材 65
—G6-G8 進階海洋素養