ВЪГЛЕРОДНИЯТ ЦИКЪЛ

ВЪГЛЕРОДНИЯТ ЦИКЪЛ, циркулация на въглерода в биосферата. Това е сложна верига от събития. Неговите най-важни връзки са усвояването на въглеродния диоксид от въздуха от зелените растения в процеса на ФОТОСИНТЕЗА и връщането на въглероден диоксид в атмосферата по време на дишането, както и при разлагането на телата на животните, които се хранят с растения.

Елементарният въглерод е в постоянно движение. Газообразният въглероден диоксид (CO2) първо се превръща в прости захари чрез фотосинтеза в зелени растения. Те се разграждат (по време на дишането) и доставят на тялото енергия, а CO2 отново се връща в атмосферата. Животните, хранещи се с растения, също преобразуват захарите по време на метаболизма и отделят CO2. Геоложките процеси засягат въглеродния баланс в глобален мащаб: въглеродът се изключва от цикъла, когато се натрупва във вкаменелости като въглища, нефт и газ. Обратно, големи количества въглероден диоксид се отделят в атмосферата, когато тези горими материали се изгарят.

.

Вижте какво представлява "ВЪГЛЕРОДЕН ЦИКЪЛ" в други речници:

Въглеродният цикъл- процес, който започва в екосистемите от консумацията на растенията по време на фотосинтеза на CO2 от въздушната (и водната) среда (годишно 6 7% CO2). Част от въглерода след това идва с фитомаса за животните и микроорганизмите. Всички аеробни организми с ... ... Екологичен речник

въглероден цикъл- - EN въглероден цикъл Цикълът на въглерода в биосферата, при който растенията превръщат въглеродния диоксид в органични съединения, които се консумират от растения и животни, а въглеродът е... Ръководство за технически преводач

въглероден цикъл- anglies ciklas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Biogeocheminis ciklas, apimantis įvairius cheminius, fizinius, geologinius ir biologinius process, kuriais anglis juda Žemės biosferojeje, hidrojeferofer ... Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

Въглероден цикъл, циклично движение на въглерода между света на живите същества и неорганичния свят на атмосферата, моретата, сладките води, почвата и скалите. Това е един от най-важните биогеохимични цикли, включващ много сложни реакции, в хода на ... ... Енциклопедия на Collier

КИСЛОРОДЕН ЦИКЪЛ, обмен на кислород между атмосферата и океаните, между животински и растителни процеси и химическо изгаряне. Основният източник на обновяване на кислорода на Земята е ФОТОСИНТЕЗАТА, ... ... Научно-технически енциклопедичен речник

ЦИКЪЛЪТ НА ВЕЩЕСТВАТА- КРЪЩЕНИЕ НА ВЕЩЕСТВА. Същността на земята! Кората на Ной се намира в. непрекъснато движение I nii, причинено от различни причини, | свързани с физически хим. свойства на материята, | планетарни, геоложки, географски | ските и биол. земни условия. Това… … Голяма медицинска енциклопедия

ЦИКЪЛЪТ НА ВЕЩЕСТВАТА на Земята е повтарящ се процес на трансформация и движение на материята в природата, който е повече или по-малко цикличен. Общата циркулация на веществата се състои от отделни процеси (циркулация на вода, газове, химикали ... ... Голям енциклопедичен речник

Кислороден цикъл- процес, който започва по време на фотосинтезата на растенията чрез освобождаване на кислород в биоценотичната среда на екосистемите. След това кислородът през вътрешния кръг навлиза в аеробните организми, включително растенията (по време на дишането). Част от него се изразходва за... Екологичен речник

На Земята се повтарят процеси на трансформация и движение на материята в природата, имащи повече или по-малко изразена циклична природа. Тези процеси имат известно движение напред, тъй като с така наречените циклични ... ... Голяма съветска енциклопедия

Повтарящ се цикличен процес на трансформация и движение на отделни химични елементи и техните съединения. Възникна през цялата история на развитието на Земята и продължава и в момента. Винаги има известно отклонение в състава и ... ... Географска енциклопедия

Книги

• Въглеродният цикъл и климат, Борисенков Е.П., Кондратиев К.Я състояние на техникатаизследвания на въглеродния цикъл в системата атмосфера - океан - биосфера, както и влиянието на нарастващите концентрации на CO 2 и други парникови газове върху ...

Въглеродният цикъл в природата

Въглеродът е най-важният елемент на нашата планета, въпреки че е 49 пъти по-малко на Земята от кислорода и 26 пъти по-малко от силиция. Той се нарежда на 15-то място в таблицата за изобилие на елементи.
(като процент от масата на земната кора). Стойността на въглерода в природата обаче зависи не толкова от броя на неговите атоми, разположени в различни геосфери, а от свойствата на атома на самия елемент и неговото участие в геохимичните реакции.

Фигурата (виж стр. 2) показва основните цикли на трансформация на въглерода в природата, протичащи в атмосферата, био-, хидро- и литосферата. Фигурата също така отразява факта на активна намеса в този процес от човек с неговата мощна техника. Стрелките, сочещи в различни посоки, условно показват пътищата на навлизане на въглерод в атмосферата и обратните пътища на неговото поглъщане от атмосферата. Нека разгледаме тези пътеки.

Въглеродът е най-важната съставка на живите организми. Такъв важен жизнен процес като асимилацията е свързан с неговата трансформация - усвояването на въглероден оксид (CO 2) от атмосферата от растението и последващото образуване на въглехидрати, протеини и други органични вещества. Този процес се задвижва от енергия слънчеви лъчи(с помощта на хлорофила на зелените растения) и води до натрупването му в растенията под формата на енергия от химични връзки.

В настоящия период от развитието на живота на Земята зелените растения свързват ежегодно огромно количество въглерод - около 1,5 10 11 т. Някои учени смятат, че преди появата на растителния живот на Земята е имало неизмеримо повече въглероден диоксид в земния атмосфера, отколкото сега, и дори свободен кислород не беше, т.к всичко премина към окислителни процеси.

Процесът на фотосинтеза е практически единственият начин за образуване на органични вещества на Земята. В резултат на този процес растенията на Земята от въглероден диоксид, вода, минерализирани съединения на азот, сяра и други елементи образуват огромни количества органична материя - около 450 милиарда тона годишно. Изчисленията показват, че това е около 180 тона на жител на Земята годишно.

От гореизложеното е лесно да се разбере, че фотосинтезата е основният източник на храна за хората и животните. Ето защо е необходима постоянна грижа за цялостно разширяване на площите за най-ценните хранителни и фуражни растения и повишаване на тяхната производителност. Нашите учени изчислиха, че поради възможното разширяване на посевните площи за култури от земеделски растения и увеличаване на добива от тях продуктите на фотосинтезата (а оттам и хранителните ресурси) могат да се увеличат около 20-30 пъти.

Животните се хранят с растения, в резултат на което въглеродът се използва за изграждане на тялото на животните. Окислен по време на дишането на животните и растенията, въглеродът отново се отделя в атмосферата. Изгарянето, тлеенето на животински и растителни остатъци също води до връщане на въглерод под формата на CO 2 в атмосферата. Процесите на ферментация водят до същия резултат.

Съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата е сравнително малко, само 0,03% (по обем). Общото му съдържание в атмосферата достига 6,4 10 11 т. Въпреки това, количеството въглероден диоксид, погълнат от растенията, е десет пъти по-голямо от количеството му в земната атмосфера. от
Въглеродът на V.I.Vernadsky, претърпявайки различни трансформации, се абсорбира от живата материя много пъти в рамките на една година и отново се освобождава от нея.

Но връщането на въглеродния диоксид в атмосферата е непълно. Значителна част от въглерода, погълнат от живата материя от атмосферата, не се връща в нея или се връща само след дълги геоложки периоди, понякога след стотици милиони години. Основните начини за загуба на въглерод за този цикъл са образуването на органични минерали и карбонати на алкални и алкалоземни метали - Na 2 CO 3, K 2 CO 3, CaCO 3, MgCO 3 и др. Образуваните продукти се диспергират в земните кора, но понякога дават въглеродни натрупвания под формата на въглища, нефтени шисти, нефт, изкопаеми смоли, варовик, доломит, мергел и други минерали и скали.

Човешката намеса частично връща този „изкопаем въглерод“ в атмосферата: когато въглища, нефтени шисти, нефт и т.н. се изгарят във фабрики, фабрики, парни двигатели и двигатели с вътрешно горене, той отново се връща в атмосферата, главно под формата на CO 2 и по-рядко под формата на CO.

Големи натрупвания на въглерод, напускащ жизнения цикъл, са се образували в предишни геоложки епохи и се образуват в момента при подходящи условия във водната среда. Тук се отлагат продукти, от които се образуват въглища, масла, битуми, сапропелити. Последните включват скали, образувани от сапропел - гнилостна тиня от микроскопични растения, трупове и отпадъци от водни животни (нефтени шисти, блато и някои други видове въглища). По време на живота на протозоите, коралите, мекотелите и други животни, много въглерод се свързва с образуването на карбонати. В течение на геоложкото време тези процеси доведоха до отлагането на огромно количество карбонати, съдържащи няколкостотин пъти повече въглерод от цялото му количество в атмосферата, океана, жива материя, въглища и нефт (в запаси, технически достъпни за човека) .

Човешката намеса тук отново води до образуването на свободен въглероден диоксид: от карбонати при производството на вар и производството на цимент, в технологични процеси, базирани на ферментация, например при печене, винопроизводство, пивоварство и др.

Несъмнено с развитието на технологиите количеството връщан в атмосферата CO 2 прогресивно нараства и придобива такива размери, че те вече не могат да бъдат пренебрегвани при изследване на геохимичните процеси. Според Кларк от 1919 г., когато изгаря само въглища, човек връща повече от 1 милиард тона CO 2 в атмосферата, което вече е около 0,05% от общата маса на този газ в атмосферата (2200 милиарда тона). Така човекът със своята мощна модерна технология се превърна в нов значим геохимичен фактор.

Тази човешка дейност води ли до увеличаване на количеството CO 2 в атмосферата и в резултат на това до промяна на климата на Земята към нейното затопляне? Този въпрос все още не е изяснен. Факт е, че човешката културна дейност води и до обратния процес - увеличаване на площта, заета от култивирани растения, което води до допълнително усвояване на въглероден диоксид от атмосферата. Академик V.I. Вернадски каза, че може би тук „се поддържа средното динамично равновесие, което е толкова характерно за явленията в биосферата“.

Огромни количества въглерод се съдържат в газове (под формата на CO 2 , CO и CH 4 ), отделяни от вулкани по време на изригвания. Изчислено е, че само един активен вулкан Котопакси в Еквадор отделя повече от 10 милиона тона CO 2 през годината. В предишни геоложки периоди, когато вулканичната дейност е била по-активна, много голямо количество въглероден диоксид се отделя в атмосферата. Газовете на някои вулкани са почти изцяло (до 97%) съставени от CO 2 . Ако в състава на газове активни вулканивъглеродният оксид (II) се намира заедно с други горими газове (H 2, CH 4, S 2 и др.), след което когато се комбинират с кислород, тези газове се запалват и от кратера започва да се изхвърля истински пламък. При тази реакция на запалване се образува CO 2 от въглероден оксид (II) и кислород. V в големи количествавъглеродният диоксид се отделя от земята в райони на затихваща вулканична дейност (извори на въглероден диоксид, терми, земни пукнатини и др.).

Близо до Неапол в Италия, така наречената "Пещера за кучета" е известна сред местните жители и пътешествениците. Човекът, който влезе в него, се чувства добре, но кучето се задушава. Каква е мистерията тук? Оказва се, че въглеродният диоксид се отделя от земята в пещерата. При липса на вентилация, той, като е по-тежък от въздуха, се натрупва в слой с дебелина около половин метър близо до повърхността на земята, достигайки концентрация от 14%. Такова насищане на въздуха с въглероден диоксид е фатално за всички животни. Човек би се задушил в такава атмосфера, ако реши да си почине, докато лежи на земята.

Има много такива места на земята. Най-известна е дълбоката тъмна долина, образувана от кратера на изчезнал вулкан – „Долината на смъртта“ на остров Ява, в която дори такива големи животни като диви свине и тигри умират от задушаване. „Устата на смъртта“ в Западна Америка е друг пример за такъв капан.

Във въглищните мини и нефтените полета въглеродът се отделя главно под формата на метан CH 4 (запален газ), понякога причинявайки ужасни бедствия. Много метан се отделя от блатата (блатен газ), където се образува при гниене на растенията. Ако разбъркате калта на дъното на блатото с пръчка, ще се отдели метан под формата на мехурчета. Когато блатата замръзнат, понякога под леда се образуват натрупвания на метан. Ако пробиете дупка в леда над такъв балон и донесете кибрит към него, газът ще изгори под формата на факла. Такова "опит" е перфектно описано в книгата на А. Н. Толстой "Детството на Никита".

„... Никита и Мишка Коряшонок отидоха до селото през градина и езерце по къса пътека. На езерцето, където вятърът отвя сняг от леда, Мишка се забави за минута, извади писалски нож и кутия кибрит, седна и, подушвайки, започна да кълве синия лед на мястото, където имаше бял балон вътре в него. Това нещо се наричаше "котка" - блатните газове се издигаха от дъното на езерото и замръзваха в леда на мехурчета. След като счупи леда, Мишка запали кибрит и го донесе до кладенеца - "котката" пламна и над леда се издигна жълтеникав тих пламък.

„Вижте, не казвайте на никого за това“, каза Мишка, „тази седмица ще отидем до долното езерце да запалим „котките“, знам една там – огромна е, цял ден ще гори“.

Всички описани по-горе процеси в крайна сметка трябва да доведат до значително натрупване на въглерод в атмосферата под формата на въглероден диоксид (защото CO и CH 4 постепенно се окисляват до CO 2). Но в природата има мощен регулатор на количеството CO 2 в атмосферата - масата на водата в моретата и океаните. Водата отделя въглероден диоксид във въздуха, когато налягането на въглеродния диоксид във въздуха намалява, и го абсорбира обратно, ако налягането на парите се увеличи.

Този модел е от голямо значение в химията на земната кора. Ролята на този фактор става още по-ясна, ако вземем предвид това цялата зонаокеани, морета и сладководни басейни е почти 10 пъти по-голяма от площта, заета от земна растителност.

Въглеродният диоксид навлиза във водните тела с дъжд или директно се разтваря в повърхностните води. Океанските води винаги съдържат разтворими бикарбонати и газообразен въглероден диоксид. Струва си да се отбележи, че морската вода е слабо алкална - факт от голямо значение за живота на водните организми.

В резултат на това могат да се отбележат следните начини за навлизане на въглерод в атмосферата: по време на вулканични емисии; от източници на въглероден диоксид; под формата на природни газове във въглищни мини, нефтени находища и др.; от водите на океаните, моретата и сладководни басейни; при дишане на животни и растения, по време на химични процеси, протичащи след смъртта им; по време на ферментационни процеси; по време на горене, изпичане на карбонати.

Поглъщането на въглерода от атмосферата става: по време на процесите на усвояване и образуване на въглеродни съединения, които са стабилни в тялото на организмите през целия им живот; в процесите на превръщане на животински отпадъчни продукти в минерали, съдържащи въглерод; когато въглеродният диоксид се абсорбира от водата на океаните, моретата, реките и др.

Начините на движение (миграция) на въглерода далеч не са изчерпани от изброените. Един от източниците на въглероден диоксид в атмосферата е например космическият въглерод: по време на изгарянето на въглищни метеорити количеството CO 2 в земната атмосфера непрекъснато нараства. Въглеродният диоксид може да се синтезира и в дълбоките пространства на Земята (т. нар. ювенилен CO2). Ако например повърхностна вода, съдържаща киселини, проникне до карбонатни скали, тогава в резултат на тяхното взаимодействие ще се освободи въглероден диоксид. Термичното разлагане на карбонати (варовик, тебешир, мрамор) в недрата на Земята също води до образуването на въглероден диоксид. Фиксирането на въглерода се случва по време на изветряне на минерали, съдържащи силиций и алуминий (силикати и алумосиликати): в този процес въглеродът замества силиция в минералите.

Всичко това ни води до заключението, че природата трябва да се разглежда не като произволно натрупване на обекти и явления, изолирани един от друг, а като едно цяло, където обектите и явленията са органично свързани помежду си, зависят един от друг и определят всеки. други.

Цикълът на веществата в биосферата е "пътуване" на определени химични елементи хранителната веригаживи организми, благодарение на енергията на слънцето. В процеса на "пътуване" някакъв елемент, от различни причини, падат и остават, както обикновено, в земята. Тяхното място се заема от същите, които обикновено идват от атмосферата. Това е най-опростеното описание на това какво е гаранцията за живот на планетата Земя. Ако такова пътуване бъде прекъснато по някаква причина, тогава съществуването на всички живи същества ще престане.

За да се опише накратко циркулацията на веществата в биосферата, е необходимо да се поставят няколко отправни точки. Първо, от повече от деветдесет химически елемента, известни и открити в природата, около четиридесет са необходими за живите организми. Второ, количеството на тези вещества е ограничено. Трето, говорим само за биосферата, тоест за животосъдържащата обвивка на земята и следователно за взаимодействията между живите организми. Четвърто, енергията, която допринася за цикъла, е енергията, идваща от Слънцето. Енергията, генерирана в недрата на Земята в резултат на различни реакции, не участва в разглеждания процес. И последното. Необходимо е да се изпревари отправната точка на това „пътешествие“. Условно е, тъй като не може да има край и начало за кръг, но това е необходимо, за да започнем да описваме процеса отнякъде. Да започнем от най-ниското звено в трофичната верига – с разложители или гробари.

Ракообразни, червеи, ларви, микроорганизми, бактерии и други гробари, консумирайки кислород и използвайки енергия, преработват неорганичните химични елементи в органична субстанция, подходяща за хранене от живи организми и по-нататъшното му движение по хранителната верига. Освен това тези вече органични вещества се консумират от консуматори или потребители, които включват не само животни, птици, риби и други подобни, но и растения. Последните са производители или производители. Те, използвайки тези хранителни вещества и енергия, произвеждат кислород, който е основният елемент, подходящ за дишането на целия живот на планетата. Потребители, производители и дори разложители умират. Останките им, заедно с органичната материя в тях, "попадат" в ръцете на гробарите.

И всичко се повтаря отново. Например целият кислород, който съществува в биосферата, прави своя оборот за 2000 години, а въглеродният диоксид – за 300. Такава циркулация обикновено се нарича биогеохимичен цикъл.

Някои органични вещества в процеса на своето „пътуване“ влизат в реакции и взаимодействия с други вещества. В резултат на това се образуват смеси, които във формата, в която съществуват, не могат да бъдат обработени от разложители. Такива смеси остават "съхранени" в земята. Не всички органични вещества, които попадат на „масата” на гробарите, не могат да бъдат обработени от тях. Не всеки може да гние с бактерии. Такива неразложени остатъци попадат в склад. Всичко, което остава на съхранение или в резерв, се елиминира от процеса и не се включва в циркулацията на веществата в биосферата.

По този начин в биосферата циркулацията на веществата, движеща силакоето е дейността на живите организми, може да се раздели на два компонента. Единият - резервният фонд - е част от веществото, което не е свързано с дейността на живите организми и не участва в циркулацията до определено време. А вторият е револвиращ фонд. Това е само малка част от веществото, което се използва активно от живите организми.

Атомите на кои основни химични елементи са толкова необходими за живота на Земята? Това са: кислород, въглерод, азот, фосфор и някои други. От съединенията основното в циркулацията може да се нарече вода.

Кислород

Цикълът на кислород в биосферата трябва да започне с процеса на фотосинтеза, в резултат на който се появи преди милиарди години. Освобождава се от растенията от водните молекули под въздействието на слънчевата енергия. Кислородът също се произвежда в горни слоевеатмосфера по време на химична реакциявъв водна пара, където химични съединениясе разлагат под въздействието на електромагнитно лъчение. Но това е незначителен източник на кислород. Основната е фотосинтезата. Кислородът се намира и във водата. Въпреки че е там, 21 пъти по-малко, отколкото в атмосферата.

Полученият кислород се използва от живите организми за дишане. Освен това е окислител за различни минерални соли.

А човекът е консуматор на кислород. Но с началото на научно-технологичната революция това потребление се е увеличило многократно, тъй като кислородът се изгаря или свързва по време на работата на множество промишлени производства, транспорт, за задоволяване на битови и други нужди в хода на човешкия живот. Така нареченият обменен фонд от кислород в атмосферата, който е съществувал преди, е 5% от общия й обем, тоест толкова кислород е произведен в процеса на фотосинтеза, колкото е изразходван. Сега този обем става катастрофално малък. Има разход на кислород, така да се каже, от авариен резерв. От там, където няма кой да го добави.

Този проблем е леко смекчен от факта, че част от органичните отпадъци не се преработват и не попадат под въздействието на гнилостни бактерии, а остават в седиментни скали, образувайки торф, въглища и други подобни вкаменелости.

Ако резултатът от фотосинтезата е кислород, тогава неговата суровина е въглерод.

Азот

Азотният цикъл в биосферата е свързан с образуването на такива важни органични съединения като: протеини, нуклеинови киселини, липопротеини, АТФ, хлорофил и др. Азотът в молекулярна форма се намира в атмосферата. Заедно с живите организми това е само около 2% от целия азот на Земята. В тази форма той може да се консумира само от бактерии и синьо-зелени водорасли. За останалата част от растителния свят азотът в молекулярна форма не може да служи като храна, а може да бъде преработен само под формата на неорганични съединения. Някои видове такива съединения се образуват по време на гръмотевични бури и попадат във водата и почвата с валежи.

Нодулните бактерии са най-активните "рециклатори" на азот или азотфиксатори. Те се установяват в клетките на корените на бобовите растения и превръщат молекулния азот в негови съединения, подходящи за растенията. След смъртта им почвата също се обогатява с азот.

Гнилостните бактерии разграждат азотсъдържащите органични съединения до амоняк. Част от него отива в атмосферата, докато другата се окислява до нитрити и нитрати от други видове бактерии. Те от своя страна действат като храна за растенията и се редуцират от нитрифициращи бактерии до оксиди и молекулен азот. които отново влизат в атмосферата.

Така се вижда, че основна роля в азотния цикъл играят различни видове бактерии. И ако унищожите поне 20 от тези видове, тогава животът на планетата ще спре.

И отново установеният цикъл беше нарушен от човека. За да увеличи добивите на културите, той започна активно да използва азотсъдържащи торове.

въглерод

Въглеродният цикъл в биосферата е неразривно свързан с циркулацията на кислород и азот.

В биосферата схемата на въглеродния цикъл се основава на жизнената активност на зелените растения и способността им да превръщат въглеродния диоксид в кислород, тоест фотосинтеза.

Въглеродът взаимодейства с други елементи различни начинии е включен в почти всички класове органични съединения. Например, той е част от въглеродния диоксид, метана. Разтваря се във вода, където съдържанието му е много по-голямо, отколкото в атмосферата.

Въпреки че въглеродът не е сред първите десет по изобилие, в живите организми той съставлява от 18 до 45% от сухата маса.

Океаните служат като регулатор на съдържанието на въглероден диоксид. Веднага щом пропорцията й във въздуха се повиши, водата изравнява позициите, като абсорбира въглеродния диоксид. Друг консуматор на въглерод в океана са морските организми, които го използват за изграждане на черупки.

Въглеродният цикъл в биосферата се основава на наличието на въглероден диоксид в атмосферата и хидросферата, който е вид обменен фонд. Попълва се от дишането на живите организми. Бактериите, гъбичките и други микроорганизми, които участват в процеса на разлагане на органични остатъци в почвата, също участват в попълването на атмосферата с въглероден диоксид.Въглеродът се „консервира” в минерализирани неразпаднали органични остатъци. В каменни и кафяви въглища, торф, нефтени шисти и подобни находища. Но основните въглеродни запаси са варовиците и доломитите. Въглеродът, който се съдържа в тях, е "надеждено скрит" в дълбините на планетата и се отделя само при тектонски измествания и емисии на вулканични газове по време на изригвания.

Поради факта, че процесът на дишане с освобождаване на въглерод и процесът на фотосинтеза с неговото усвояване преминават през живите организми много бързо, само малка част от общия въглерод на планетата участва в циркулацията. Ако този процес не беше реципрочен, тогава растенията само за земя биха използвали целия въглерод само за 4-5 години.

Днес, благодарение на човешката дейност, зеленчуков святняма недостиг на въглероден диоксид. Попълва се незабавно и едновременно от два източника. Чрез изгаряне на кислород по време на експлоатацията на промишлеността, производството и транспорта, както и във връзка с използването на тези видове работа човешка дейностонези "консерви" - въглища, торф, шисти и т.н. Защо съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата се е увеличило с 25%.

Фосфор

Цикълът на фосфора в биосферата е неразривно свързан със синтеза на такива органични вещества като: АТФ, ДНК, РНК и др.

Съдържанието на фосфор е много ниско в почвата и водата. Основните му запаси са в скали, образувани в далечното минало. С изветряването на тези скали започва цикълът на фосфора.

Растенията усвояват фосфор само под формата на йони на ортофосфорна киселина. Това е основно продукт от преработката на органични остатъци от гробари. Но ако почвите имат повишен алкален или кисел фактор, тогава фосфатите практически не се разтварят в тях.

Фосфорът е отлично хранително вещество за различни видове бактерии. Особено синьо-зелени водорасли, които се развиват бързо с повишено съдържание на фосфор.

Въпреки това по-голямата част от фосфора се отнася с реките и други води в океана. Там се яде активно от фитопланктона, а с него и от морски птици и други животински видове. Впоследствие фосфорът навлиза в океанското дъно и образува седиментни скали. Тоест, той се връща на земята, само под слой морска вода.

Както можете да видите, цикълът на фосфора е специфичен. Трудно е да го наречем верига, тъй като не е затворена.

сяра

В биосферата цикълът на сярата е необходим за образуването на аминокиселини. Той създава триизмерната структура на протеините. В него участват бактерии и организми, които консумират кислород за синтез на енергия. Те окисляват сярата до сулфати, а едноклетъчните предядрени живи организми редуцират сулфатите до сероводород. В допълнение към тях, цели групи от сярни бактерии окисляват сероводорода до сяра и по-нататък до сулфати. Растенията могат да консумират само серен йон от почвата - SO 2-4.Така някои микроорганизми са окислители, а други са редуциращи.

Местата на натрупване на сяра и нейните производни в биосферата са океанът и атмосферата. Сярата навлиза в атмосферата с отделянето на сероводород от водата. В допълнение, сярата навлиза в атмосферата под формата на диоксид, когато изкопаемите горива се изгарят в промишлеността и за битови нужди. На първо място, въглища. Там се окислява и, превръщайки се в сярна киселина в дъждовната вода, пада на земята с нея. Киселинните дъждове сами по себе си причиняват значителна вреда на цялата флора и фауна, а освен това с бурни и топени води попадат в реките. Реките пренасят серни сулфатни йони в океана.

Сярата се съдържа и в скалите под формата на сулфиди, в газообразна форма - сероводород и серен диоксид. На дъното на моретата има находища на самородна сяра. Но всичко това е "резерва".

Вода

Няма по-често срещано вещество в биосферата. Запасите му са предимно в солено-горчивата форма на водите на моретата и океаните - това е около 97%. Почивка прясна вода, ледници и подземни и подземни води.

Водният цикъл в биосферата условно започва с изпарението й от повърхността на водните тела и листата на растенията и възлиза на приблизително 500 000 кубически метра. км. Връща се обратно под формата на валежи, които или попадат директно обратно във водните тела, или преминавайки през почвата и подпочвените води.

Ролята на водата в биосферата и историята на нейната еволюция е такава, че целият живот от момента на появата си е изцяло зависим от водата. В биосферата водата многократно преминава през циклите на разлагане и раждане чрез живи организми.

Водният цикъл е до голяма степен физически процес. Въпреки това животинският и особено растителният свят заема важно място в това. Изпаряването на водата от повърхността на листата на дърветата е такова, че например един хектар гора изпарява до 50 тона вода на ден.

Ако изпаряването на водата от повърхностите на резервоарите е естествено за нейната циркулация, то за континентите с техните горски зони такъв процес е единственият и основен начин да се запази. Тук циркулацията върви сякаш в затворен цикъл. Валежите се образуват от изпарение от почвата и растителните повърхности.

По време на фотосинтезата растенията използват водорода, съдържащ се във водната молекула, за да създадат ново органично съединение и да освободят кислород. Обратно, в процеса на дишане живите организми преминават през процес на окисление и водата се образува отново.

Описване на веригата различни видовехимикали, ние сме изправени пред по-активно човешко влияние върху тези процеси. В момента природата, поради своята многомилиардна история на оцеляване, се справя с регулирането и възстановяването на нарушените баланси. Но първите симптоми на "болестта" вече са налице. И това е парниковият ефект. Когато две енергии: слънчева и отразена от Земята, не защитават живите организми, а, напротив, се подсилват една друга. В резултат на това температурата се повишава заобикаляща среда. Какви са последствията от такова увеличение, освен ускореното топене на ледниците, изпаряването на водата от повърхностите на океана, земята и растенията?

Видео - Кръговратът на веществата в биосферата

Всеки знае законите за запазване на енергията и запазването на материята.

Атомите на различни химични елементи преминават от едно съединение в друго, но нито материята, нито енергията изчезват: те участват само в особени цикли.

Един от тези цикли, поради наличието на живот на Земята и действието на слънчевата енергия, е въглероден цикъл.

Въздухът близо до повърхността на Земята съдържа незначително количество (6,03 процента) въглероден диоксид или, с други думи, въглероден диоксид. Благодарение на хлорофила в зелените части на растенията се образуват богати на енергия вещества поради комбинацията от въглероден диоксид във въздуха и водата. По този начин въглеродният диоксид непрекъснато се свързва и отстранява от атмосферата.

И тук може да възникне въпросът: ще дойде ли момент, когато въздухът ще бъде лишен от въглероден диоксид и растенията няма да могат да живеят на Земята?

На този въпрос може да се отговори с точно преброяване. Общото количество въглероден диоксид в земната атмосфера е приблизително 1500 милиарда тона. Това количество въглероден диоксид съдържа 410 милиарда тона въглерод. Между другото, в проучените запаси от въглища има много повече въглерод.

Годишното производство на ядлива захар в световен мащаб съдържа около 10 000 тона въглерод. И така, производството на захар може да свърже целия въглероден диоксид във въздуха за 41 милиона години! И тогава животът на зелените растения щеше да спре и след това други живи същества щяха да умрат от глад. Но това никога не може да се случи, защото едновременно с улавянето на въглерода идва обратен процес- освобождаването му.

Когато растението умре, тялото му става собственост на безброй и вездесъщи бактерии. Има процеси на ферментация и гниене; те водят до факта, че целият свързан въглерод се освобождава и се връща в атмосферата под формата на въглероден диоксид.

Част от богатите на енергия въглерод-съдържащи съединения се поглъщат от животните. Хранейки се със захароподобни вещества - нишесте, фибри и др., те използват енергията в тях и връщат въглерода под формата на въглероден диоксид в атмосферата.

Но понякога се случва и големи количества въглерод да напускат цикъла за дълго време: в противен случай значителни маси от растителна материя се натрупват при условия, при които не настъпва тяхното разлагане от микроорганизми (гниене). Така например се образува торф на дъното на блато, където се овъглява без достъп на въздух, тоест натрупване на въглерод. По подобен начин под наслояването на пясък и глина маси от растителни остатъци се овъгляват и образуват въглища.

Образуването на масло от разлагането на животински и растителни остатъци също отделя въглерода.

Много значителни количества въглерод и с него енергия са скрити дълбоко в земните недра, където чакат човек, който ще извлече тези богатства на повърхността на земята. Изгаряйки въглища и торф, ние освобождаваме енергия и връщаме съответното количество въглероден диоксид в атмосферата. Той отново е обвързан от растенията и отново влиза в общия въглероден цикъл.

В допълнение към образуването на въглища, торф и нефт има още един процес, който е придружен от „улавяне“ на големи количества въглерод: той се състои в образуването на гигантски отлагания от тебешир и варовик. Огромни маси от морски животни - корали, мекотели и др. - свързват разтворения във вода калций с въглероден диоксид: образуват черупки и други видове външни скелети на морски обитатели. Мъртвите морски животни покриват дъното на моретата и океаните със своите скелети от черупки. В резултат на това се появяват мощни отлагания на тебешир, варовик и коралови рифове се издигат от дъното на моретата. Тези процеси протичат в продължение на милиони години. Там, където някога са бучели вълните, сега се издигат цели планини от варовик и тебешир. Тези планини са огромни запаси от свързан въглероден диоксид.

Трябва да се отбележи, че абсолютно целият живот на Земята се основава на химически елементи от въглеродния тип. Всеки компонент, който принадлежи на жив организъм, има скелетна структура от въглероден тип. С една дума, въглеродът е с нас навсякъде и навсякъде.

Освен това атомите, свързани директно с въглерода, непрекъснато мигрират от една област на биосферата, която принадлежи към по-тясна обвивка на земята и върху която има живот, към съвсем различна. Въз основа на примери може да се контролира цикълът на представения елемент в природата, но само на етапа на динамика.

Най-важните и значими запаси от въглерод са представени под формата на въглероден диоксид, който по един или друг начин се разпространява в атмосферата. Ето защо си струва да се проучат всички онези компоненти на въглеродния диоксид, които се съдържат в атмосферата.

Важна стъпка е, че растенията извършват процеса на усвояване на молекули, след което настъпва трансформацията на атома в различни органични съединения. Този процес е неразделна част от структурата на всички растения на земята.

В допълнение към всичко това въглеродът е в състояние да остане и да извършва всички важни процеси, докато растението достигне края на живота си. Като правило в този случай всички молекули отиват директно в храната под формата на разложител. Струва си да се припомни, че разложителят от своя страна е организмът, който се храни с мъртви компоненти от органичен тип, след което е напълно унищожен до най-елементарните съединения от антиосновната категория.

Така, на последния етап, представени химичен елементсе връща в околната среда във вид на газ от категорията на въглероден диоксид. Означението, което всеки знае, е общоприетата формула CO2.

Струва си да се отбележи, че растенията могат да се абсорбират от животни от клас тревопасни. На този етап елементът или се връща обратно в атмосферата, или животните от клас тревопасни са изядени от по-хищни видове фауна. В първия случай процесът на дишане настъпва, когато животното се разлага в последния етап.

Вторият процес може да се извърши само след като въглеродът се върне незабавно в жизнената среда. Растенията също могат просто да умрат и да попаднат под земната кора. Ако такъв процес се осъществи, тогава растенията се превръщат във вид на изкопаеми горива, например във въглища.

Ако първоначалните елементи на въглеродния диоксид просто се разтварят във вода от морски тип, тогава може да се случи следното:

• Химическият елемент се връща обратно в жизнената среда. Именно тази вариация на съвместния обмен на газове между океана и атмосферата се случва много често. С абсолютно същия успех представеният химичен елемент може да влезе в структурата на растенията или животинския организъм - обитател на морето.
• В случай, че химичен елемент влезе в структурата на седиментните отлагания, той просто ще бъде измит от жизнената среда и няма да бъде усвоен. През цялото време, през което съществува планетата Земя, въглеродът винаги е бил заменен от въглероден диоксид, който от своя страна навлиза в атмосферата по време на вулканични изригвания.

Към днешна дата всички горепосочени фактори са допълнени от всички онези емисии, които се генерират директно по време на процеса на изгаряне на изкопаеми горива. Напоследък осезаем препъни камък е, че правителствата на различни страни от няколко години се опитват да постигнат международно споразумение за въглеродния диоксид.

Но учените все още не могат да бъдат сигурни, че процесът на натрупване на въглероден диоксид в жизнената среда може да бъде спрян само чрез засаждане на растения и обширни горски насаждения. Трябва да се отбележи, че такъв процес като въглеродния цикъл в жизнената среда все още не е напълно отворен. Учените непрекъснато работят върху това и всяка година се случват все по-удивителни открития в науката.