Биогеохимический цикл углерода на Земле

Цикл углерода, круговорот углерода, – циклическое перемещение углерода между миром живых существ и неорганическим миром атмосферы, морей, пресных вод, почвы и скал. Это один из важнейших биогеохимических циклов, включающий множество сложных реакций, в ходе которых углерод переходит из воздуха и водной среды в ткани растений и животных, а затем возвращается в атмосферу, воду и почву, становясь снова доступным для использования организмами. Поскольку углерод необходим для поддержания любой формы жизни, всякое вмешательство в круговорот этого элемента влияет на количество и разнообразие живых организмов, способных существовать на Земле.

Источники углерода на Земле атмосфера Земли, где данный элемент присутствует в виде диоксида углерода. В течение многих миллионов лет концентрация СО 2 в атмосфере, по-видимому, существенно не менялась, составляя ок. 0,03% веса сухого воздуха на уровне моря. Хотя доля СО 2 невелика, его абсолютное количество поистине огромно – ок. 750 млрд. т. В атмосфере СО 2 переносится ветрами как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Источники углерода на Земле Диоксид углерода присутствует в воде, где он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту Н 2 СО 3. Эта кислота вступает в реакции с кальцием и другими элементами, образуя минералы, называемые карбонатами. Аналогичным образом количество СО 2, растворенного в океанах и пресных водах, определяется его концентрацией в атмосфере. Общее количество растворенных и осадочных углеродсодержащих веществ оценивается примерно в 1,8 трлн. т.

Источники углерода на Земле Углерод в соединении с водородом и другими элементами является одним из основных компонентов клеток растений и животных. Например, в организме человека он составляет ок. 18% массы тела. Можно, однако, приблизительно оценить суммарное количество углерода, связываемого растениями, а также выделяемого в процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов. Установлено, что зеленые растения поглощают в год ок. 220 млрд. т CO 2. Почти такое же количество этого вещества выделяется в неорганическую среду в процессе дыхания всех живых организмов, а также в результате разложения и сгорания органических веществ.

Поступление углекислого газа в атмосферу происходит в результате: Дыхания всех организмов; Минерализации органического вещества; Выделения по трещинам земной коры из осадочных пород (имеющих биогенное происхождение); При вулканических извержениях (до 0,01); Сжигания топлива.

Природные источники углерода атмосфера Земли 0,035%, земная кора 0,023%, почва 2% биосфера: чистый известняк 12%, живое вещество 18%, древесина 50%, каменный уголь 80%, нефть 85% по обмену.

Антропогенные источники углерода Выбросы промышленных предприятий; Транспорт; Сжигание топлива; Распашка земель; Лесные пожары.

Малый цикл углерода

Фотосинтез Данный процесс представляет собой цепь реакций, в ходе которых растения поглощают из атмосферы или воды диоксид углерода, связывая его молекулы с молекулами специального вещества – акцептора СО2. В ходе других реакций, идущих с потреблением солнечной (световой) энергии, происходит расщепление молекул воды и использование высвобождающихся ионов водорода и связанного СО2 в синтезе богатых углеродом органических веществ, в том числе акцептора СО2.

Схема фотосинтеза

Превращения соединений углерода Фотосинтез растений и сине- зеленых водорослей 6СО 2 +6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 +6О 2 Дыхание живых организмов С 6 Н 12 О 6 +6О 26СО 2 +6Н 2 О Анаэробное окисление С 6 Н 12 О 6 2СО 2 +2С 2 Н 5 ОН Сжигание топлива С+О 2СО 2 Осаждение с образованием карбонатов СО 2 +Н 2 ОН 2 СО 3 Са 2+ +Н 2 СО 3СаСО 3 Разложение органики в анаэробных условиях С 6 Н 12 О 6 6С+6Н 2 О

Спасибо за внимание!