תוֹכֶן
פחמן הוא יסוד שהוא הבסיס לכל צורות החיים על כדור הארץ. היא עוברת באטמוספירה, בליטוספרה, ביוספרה והידרוספרה. מחזור הפחמן מווסת את הטמפרטורה העולמית של כדור הארץ ושולט בכמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה. ככל שהפחמן ממחזר, הוא משתמש מחדש במספר רב של אורגניזמים. מערכות אקולוגיות מימיות הן אלו המכילות צמחים ובעלי חיים התלויים במים.
ימי
מערכות אקולוגיות ימיות הן המערכות האקולוגיות הגדולות ביותר על פני כדור הארץ. האוקיינוסים מכסים 71 אחוז משטח כדור הארץ ומייצרים 97 אחוז ממי העולם. מלחים, לרוב נתרן כלורי, מהווים 85 אחוז מהחומר המומס באוקיינוסים והם מרכיב המפתח המפריד בין ים למערכות אקולוגיות אחרות. מחלקות המשנה החשובות ביותר של מערכות אקולוגיות ימיות הן אוקיאניות, מים עמוקים, אסתרין, שוניות אלמוגים, מערכות אקולוגיות בין גאות ושפל. אורגניזמים חיים נעים בין חיידקים, אצות, אלמוגים, צירים, דגים ויונקים.
מים מתוקים
מערכות אקולוגיות של מים מתוקים מכילים מים לשתייה אך מעטים או ללא מלח. מחלקות המשנה העיקריות הן אגמים ובריכות, נהרות ונחלים, מאגרים, שטויות מים ומי תהום. אורגניזמים חיים כוללים אצות, דגים, דו חיים וצמחים.
מקור הפחמן
המקור העיקרי לפחמן של כדור הארץ הוא גז פחמן דו חמצני מהתפרצויות וולקניות צוללות. הרי געש צוללים מהווים למעלה מ 80 אחוז מהגעש כדור הארץ. אלה מתרחשים ברכסים באמצע האוקיאנוס העוברים לאורך החלקים המרכזיים של האוקיאנוס האטלנטי, האוקיאנוס ההודי והאוקיאנוס השקט, יחד עם הגעש סביב אזורי הכניסה כמו כל שפת האוקיאנוס השקט. חלק מפחמן דו חמצני זה מתמוסס באוקיינוס. חלק אחר בורח לאטמוספירה באמצעות אידוי האוקיאנוס. חלק נוסף נספג על ידי ביומסה ימית כמו פלנקטון, אצות וחיידקים.
פוטוסינתזה
צמחים ואצות במים מתוקים ופיטופלנקטון (אורגניזמים ימיים ואצות) משתמשים באנרגיית השמש לצורך פוטוסינתזה. הם ממירים פחמן דו חמצני ומים שספגו לסוכרים ולחמצן. הם אוגרים את הסוכרים כאנרגיה ומשחררים את החמצן חזרה למים. פעילות פיטופלנקטון מוגבלת ל -150 מטרים ראשונים של מים באגמים ובים. אזורים רבים באוקיאנוס אינם מקבלים מספיק אור שמש או קר מדי.
דג
אצות מים מתוקים ופיטופלנקטון ימי הם מזון לדגים. שאפו דגים המיסו חמצן מהמים עם הזימים שלהם ונשפים פחמן דו חמצני חזרה למים. הם מאחסנים את הפחמימות שאכלו כאנרגיה ומפרישים סידן פחמתי אורגני וביקרבונט. תרכובות אלה מובלות על ידי זרמים אל האוקיאנוס העמוק בו הם משקעים.
פירוק
אורגניזמים מתים מתפרקים על הנהר, האגם או קרקעית הים ופולטים פחמן דו חמצני. הגז ממחזר למים המתוקים ומי הים שבהם אורגניזמים אחרים סופגים אותם או שהגז מתאדה לאטמוספירה.
משקעים
גשמים ממיסים את הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה ומחזירים אותו כחומצה קלה לקרקע ומערכות המים. על הקרקע, גשמי גשם חשפו סלעי קרבונט כמו אבן גיר. אבן גיר היא שרידים של פחמימות אי-אורגניות ששקעו כפרשת דגים ושלדי דגים מתים, אלמוגים או חיים ימיים אחרים. הכוחות הטקטוניים של כדור הארץ בשילוב עם שינויי אקלים לאורך זמן גיאולוגי חשפו את הפחמימות על פני כדור הארץ.
נגמר
מי הגשם מצטברים מתחת לאדמה כמי תהום והם בורחים דרך נהרות ואגמים לים. תכולת הפחמן הדו-חמצני שלו נספגת על ידי אורגניזמים מים מתוקים וימיים לצורך פוטוסינתזה ומחזור הפחמן הימי מתחדש.