在自然界中，碳及其化合物间进行着不断的水转化，这些转化对生态系统起着重要作用。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖，并释放出氧气。葡萄糖又可以转化为淀粉。当动物食用植物时，它们会吸收淀粉并将其转化为葡萄糖。在动物体内，部分葡萄糖会被氧化成二氧化碳。同时，植物和动物在呼吸过程中吸入氧气，释放出二氧化碳。此外，动物的遗体经过微生物分解破坏，最终转化为二氧化碳、水和其他无机盐。这些物质又被植物利用。
空气中的二氧化碳大部分被海水吸收，形成碳酸盐沉积于海底，或通过水生生物的贝壳和骨骼转移到陆地。这些碳酸盐与空气中的二氧化碳和水反应，生成碳酸氢盐并溶于水中归入海洋。
自然界中碳及其化合物的转化有时非常剧烈。地壳变化过程中，火山活动会喷发大量二氧化碳到大气中。剧烈的地壳变化还会导致热带植物大量死亡并转化为煤。
总体而言，二氧化碳的产生和消耗在自然界中趋于平衡。然而，人类的活动，尤其是化石燃料的燃烧，导致大气中二氧化碳含量急剧增加，破坏了碳及其化合物间的平衡，对人类的生存环境造成了影响。
碳及其化合物的转化在自然界中创造了许多奇迹，如美丽的石笋、钟乳石和石柱的形成，与这种转化密切相关。
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