ANGLIES CIKLAS

ANGLIES CIKLAS, anglies cirkuliacija biosferoje. Tai sudėtinga įvykių grandinė. Svarbiausios jo grandys – žalių augalų anglies dvideginio asimiliacija iš oro FOTOSINTEZĖS procese ir anglies dvideginio grąžinimas į atmosferą kvėpuojant, taip pat irnt augalais mintančių gyvūnų kūnams.

Elementari anglis nuolat juda. Dujinis anglies dioksidas (CO2) pirmiausia paverčiamas paprastu cukrumi, vykstant fotosintezei žaliuose augaluose. Jie suskaidomi (kvėpuojant) ir aprūpina organizmą energija, o CO2 vėl grąžinamas į atmosferą. Augalais mintantys gyvūnai metabolizmo metu taip pat paverčia cukrų ir išskiria CO2. Geologiniai procesai turi įtakos anglies balansui pasauliniu mastu: anglis neįtraukiama į ciklą, kai kaupiasi fosilijose, tokiose kaip anglis, nafta ir dujos. Ir atvirkščiai, deginant šias degias medžiagas į atmosferą išskiriami dideli anglies dioksido kiekiai.

.

Pažiūrėkite, kas yra „ANGLIES CIKLAS“ kituose žodynuose:

Anglies ciklas- procesas, kuris prasideda ekosistemose augalams sunaudojant CO2 fotosintezės metu iš oro (ir vandens) aplinkos (kasmet 6–7 % CO2). Dalis anglies kartu su fitomase patenka į gyvūnus ir mikroorganizmus. Visi aerobiniai organizmai, turintys ...... Ekologijos žodynas

anglies ciklas- - LT anglies ciklas Anglies ciklas biosferoje, kurio metu augalai anglies dioksidą paverčia organiniais junginiais, kuriuos suvartoja augalai ir gyvūnai, o anglis yra… … Techninis vertėjo vadovas

anglies ciklas- anglies ciklas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Biogeocheminis ciklas, apimantis cheminius, fizinius, geologinius ir biologinius procesus, kiek anglis juda Žemės biosferoje, geosferoje, hidrosferoje ir atmosferoje … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Anglies ciklas, ciklinis anglies judėjimas tarp gyvų būtybių pasaulio ir neorganinio atmosferos pasaulio, jūrų, gėlo vandens, dirvožemio ir uolienų. Tai vienas iš svarbiausių biogeocheminių ciklų, įskaitant daugybę sudėtingų reakcijų, vykstančių ... ... Collier enciklopedija

DEGUONIO CIKLAS, deguonies mainai tarp atmosferos ir vandenynų, tarp gyvūnų ir augalų procesų bei cheminis degimas. Pagrindinis deguonies atsinaujinimo šaltinis Žemėje yra FOTOSINTEZĖ, ... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

MEDŽIAGŲ CIKLAS- MEDŽIAGŲ APYKLA. Žemės substancija! Nojaus žievė yra. nuolatinis judėjimas I nii, sukeltas įvairių priežasčių, | siejamas su fizine chem. medžiagos savybės, | planetinis, geologinis, geografinis | skimi ir biol. žemės sąlygos. Šis…… Didžioji medicinos enciklopedija

MEDŽIAGŲ CIKLAS Žemėje – tai pasikartojantis medžiagos virsmo ir judėjimo procesas gamtoje, kuris yra daugiau ar mažiau cikliškas. Bendra medžiagų apykaita susideda iš atskirų procesų (vandens, dujų, cheminių medžiagų cirkuliacija ... ... Didysis enciklopedinis žodynas

Deguonies ciklas- procesas, kuris prasideda augalų fotosintezės metu, kai deguonis patenka į biocenotinę ekosistemų aplinką. Tada deguonis per vidinį ratą patenka į aerobinius organizmus, įskaitant augalus (kvėpavimo metu). Dalis išleidžiama... Ekologijos žodynas

Žemėje kartojasi medžiagos virsmo ir judėjimo procesai gamtoje, turintys daugiau ar mažiau ryškų cikliškumą. Šie procesai turi tam tikrą judėjimą į priekį, nes su vadinamuoju cikliniu ... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

Pasikartojantis ciklinis atskirų cheminių elementų ir jų junginių virsmo ir judėjimo procesas. Atsirado per visą Žemės vystymosi istoriją ir tęsiasi iki šiol. Visada yra tam tikras kompozicijos nuokrypis ir ... ... Geografinė enciklopedija

Knygos

• Anglies ciklas ir klimatas, Borisenkov E.P., Kondratiev K.Ya.. Peržiūrėta moderniausia anglies ciklo sistemos atmosferoje - vandenyne - biosferoje tyrimai, taip pat didėjančios CO 2 ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos įtaka ...

Anglies ciklas gamtoje

Anglis yra svarbiausias mūsų planetos elementas, nors jos Žemėje yra 49 kartus mažiau nei deguonies ir 26 kartus mažiau nei silicio. Elementų gausos lentelėje jis užima 15 vietą.
(procentais nuo žemės plutos masės). Tačiau anglies vertė gamtoje priklauso ne tiek nuo jos atomų, esančių skirtingose ​​geosferose, skaičiaus, kiek nuo paties elemento atomo savybių ir jo dalyvavimo geocheminėse reakcijose.

Paveiksle (žr. p. 2) pavaizduoti pagrindiniai anglies virsmo ciklai gamtoje, vykstantys atmosferoje, bio-, hidro- ir litosferoje. Figūra taip pat atspindi žmogaus aktyvaus įsikišimo į šį procesą faktą savo galinga technika. Rodyklės, nukreiptos į skirtingas puses, sąlyginai nurodo anglies patekimo į atmosferą kelius ir atvirkštinius jos absorbcijos iš atmosferos kelius. Pažvelkime į šiuos kelius.

Anglis yra svarbiausia gyvų organizmų sudedamoji dalis. Toks svarbus gyvybės procesas kaip asimiliacija yra susijęs su jo transformacija – anglies monoksido (CO 2) absorbcija iš atmosferos augalo ir po to susidaro angliavandeniai, baltymai ir kitos organinės medžiagos. Šį procesą skatina energija saulės spinduliai(žaliųjų augalų chlorofilo pagalba) ir veda prie jo kaupimosi augaluose cheminių jungčių energijos pavidalu.

Dabartiniu gyvybės Žemėje vystymosi laikotarpiu žalieji augalai kasmet suriša milžinišką anglies kiekį – apie 1,5 10 11 t. Kai kurie mokslininkai mano, kad iki augalų gyvybės atsiradimo Žemėje anglies dvideginio buvo nepamatuojamai daugiau. atmosfera nei dabar, ir net laisvo deguonies nebuvo, nes visa tai perėjo į oksidacinius procesus.

Fotosintezės procesas yra praktiškai vienintelis organinių medžiagų susidarymo Žemėje būdas. Dėl šio proceso Žemės augalai iš anglies dioksido, vandens, mineralizuotų azoto junginių, sieros ir kitų elementų sudaro didžiulius kiekius organinės medžiagos – apie 450 mlrd. tonų per metus. Skaičiavimai rodo, kad tai yra apie 180 tonų vienam Žemės gyventojui per metus.

Iš to, kas pasakyta, nesunku suprasti, kad fotosintezė yra pagrindinis žmonių ir gyvūnų maisto šaltinis. Todėl nuolat reikia rūpintis visapusišku vertingiausių maistinių ir pašarinių augalų plotų išplėtimu ir jų produktyvumo didinimu. Mūsų mokslininkai suskaičiavo, kad dėl galimo žemės ūkio augalų pasėlių plotų išplėtimo ir jų derliaus padidėjimo fotosintezės produktai (taigi ir maisto ištekliai) gali padidėti apie 20-30 kartų.

Gyvūnai minta augalais, dėl to anglis naudojama gyvūnų kūnui kurti. Oksiduota gyvūnams ir augalams kvėpuojant, anglis vėl patenka į atmosferą. Gyvūnų ir augalų liekanų deginimas, rūkymas taip pat lemia anglies grąžinimą CO 2 pavidalu į atmosferą. Fermentacijos procesai lemia tą patį rezultatą.

Anglies dioksido kiekis atmosferoje yra palyginti mažas, tik 0,03% (pagal tūrį). Bendras jo kiekis atmosferoje siekia 6,4 10 11 t.Tačiau augalų absorbuojamas anglies dvideginio kiekis yra dešimt kartų didesnis nei jo kiekis žemės atmosferoje. Autorius
V.I.Vernadskio anglis, patirianti įvairias transformacijas, per vienerius metus daug kartų sugeria gyvąją medžiagą ir vėl iš jos išsiskiria.

Tačiau anglies dioksido grąžinimas į atmosferą yra neišsamus. Nemaža dalis gyvosios medžiagos iš atmosferos sugertos anglies į ją nebegrįžta arba grįžta tik po ilgų geologinių periodų, kartais po šimtų milijonų metų. Pagrindiniai šio ciklo anglies praradimo būdai yra organinių mineralų ir šarminių ir šarminių žemių metalų karbonatų susidarymas - Na 2 CO 3, K 2 CO 3, CaCO 3, MgCO 3 ir kt. Susidarę produktai pasklinda žemėje. pluta, tačiau kartais susidaro anglies sankaupos anglies, naftingųjų skalūnų, naftos, iškastinių dervų, kalkakmenio, dolomito, mergelio ir kitų mineralų bei uolienų pavidalu.

Žmogaus įsikišimas iš dalies grąžina šią „iškastinę anglį“ į atmosferą: gamyklose, gamyklose, garo ir vidaus degimo varikliuose deginant anglį, skalūnus, naftą ir kt., ji vėl grįžta į atmosferą, daugiausia CO pavidalu. 2 ir rečiau CO pavidalu.

Didelės anglies sankaupos, paliekančios gyvavimo ciklą, susidarė ankstesnėse geologinėse epochose ir susidaro šiuo metu tinkamomis sąlygomis vandens aplinkoje. Čia nusodinami produktai, iš kurių susidaro anglys, alyvos, bitumai, sapropelitai. Pastarosios apima uolienas, susidariusias iš sapropelio - puvimo dumblas iš mikroskopinių augalų, lavonų ir vandens gyvūnų atliekos (naftos skalūnų, pelkių ir kai kurių kitų anglių rūšių). Pirmuonių, koralų, moliuskų ir kitų gyvūnų gyvenimo metu daug anglies suriša susidarant karbonatams. Geologinio laiko eigoje dėl šių procesų nusėdo didžiulis karbonatų kiekis, turintis kelis šimtus kartų daugiau anglies nei visas jo kiekis atmosferoje, vandenyne, gyvojoje medžiagoje, anglyse ir naftoje (žmogui techniškai prieinamuose rezervuose). .

Žmogaus įsikišimas čia vėl lemia laisvojo anglies dioksido susidarymą: iš karbonatų gaminant kalkes ir gaminant cementą, technologiniuose procesuose, pagrįstuose fermentacija, pavyzdžiui, kepant, gaminant vyną, gaminant aludarius ir kt.

Be jokios abejonės, tobulėjant technologijoms, į atmosferą grąžinamo CO 2 kiekis palaipsniui didėja ir įgauna tokius matmenis, kad tiriant geocheminius procesus jų nebegalima ignoruoti. Clarke'o teigimu, nuo 1919 m., degindamas vien anglį, žmogus į atmosferą grąžina daugiau nei 1 milijardą tonų CO 2, o tai jau sudaro apie 0,05 % visos atmosferoje esančių šių dujų masės (2200 mlrd. tonų). Taigi žmogus su savo galingomis šiuolaikinėmis technologijomis tapo nauju reikšmingu geocheminiu veiksniu.

Ar dėl šios žmogaus veiklos atmosferoje didėja CO 2 kiekis ir dėl to Žemės klimatas keičiasi link jo atšilimo? Šis klausimas dar neišaiškintas. Faktas yra tas, kad žmogaus kultūrinė veikla lemia ir priešingą procesą – auga auginamų augalų užimamas plotas, dėl ko iš atmosferos papildomai pasisavinamas anglies dvideginis. Akademikas V. I. Vernadskis sakė, kad galbūt čia „išlaikoma vidutinė dinaminė pusiausvyra, kuri taip būdinga reiškiniams biosferoje“.

Didžiulis anglies kiekis yra dujose (CO 2 , CO ir CH 4 pavidalu), išsiskiriančiose iš ugnikalnių išsiveržimų metu. Skaičiuojama, kad tik vienas aktyvus ugnikalnis Cotopaxi Ekvadore per metus išskiria daugiau nei 10 mln. tonų CO 2 . Ankstesniais geologiniais laikotarpiais, kai vulkaninė veikla buvo aktyvesnė, į atmosferą išmesdavo labai daug anglies dvideginio. Kai kurių ugnikalnių dujas beveik visas (iki 97 %) sudaro CO 2 . Jei dujų sudėtyje veikiantys ugnikalniai anglies monoksidas (II) yra kartu su kitomis degiosiomis dujomis (H 2, CH 4, S 2 ir kt.), tada susijungus su deguonimi šios dujos užsidega ir iš kraterio pradeda sviesti tikra liepsna. Šioje uždegimo reakcijoje CO 2 susidaro iš anglies monoksido (II) ir deguonies. V dideliais kiekiais anglies dioksidas išsiskiria iš žemės blėstančio vulkaninio aktyvumo vietose (anglies dioksido šaltiniuose, termuose, žemės įtrūkimuose ir kt.).

Netoli Neapolio Italijoje tarp vietinių ir keliautojų garsėja vadinamasis „Šuns urvas“. Į jį patekęs žmogus jaučiasi gerai, bet šuo uždūsta. Kas čia per paslaptis? Pasirodo, urve iš žemės išsiskiria anglies dioksidas. Nesant ventiliacijos, jis, būdamas sunkesnis už orą, šalia žemės paviršiaus kaupiasi maždaug pusės metro storio sluoksniu, kurio koncentracija siekia 14%. Toks oro prisotinimas anglies dioksidu yra mirtinas visiems gyvūnams. Žmogus tokioje atmosferoje uždustų, jei nuspręstų pailsėti gulėdamas ant žemės.

Tokių vietų žemėje yra daug. Garsiausias yra gilus tamsus slėnis, susidaręs iš užgesusio ugnikalnio kraterio – Javos saloje esantis „Mirties slėnis“, kuriame uždusę žūsta net tokie dideli gyvūnai kaip šernai ir tigrai. „Mirties burna“ Vakarų Amerikoje – dar vienas tokių spąstų pavyzdys.

Anglies kasyklose ir naftos telkiniuose anglis išsiskiria daugiausia metano CH 4 (firedamp) pavidalu, kartais sukelia siaubingas nelaimes. Daug metano išsiskiria iš pelkių (pelkių dujos), kur jis susidaro pūstant augalams. Jei purvą pelkės dugne sumaišysite su lazda, metanas išsiskirs burbuliukų pavidalu. Kai pelkės užšąla, po ledu kartais susidaro metano sankaupos. Jei virš tokio burbulo išmušite skylę lede ir atnešite prie jos degtuką, dujos degs deglo pavidalu. Tokia „patirtis“ puikiai aprašyta A.N.Tolstojaus knygoje „Nikito vaikystė“.

„... Nikita ir Mishka Koryashonok nuėjo į kaimą per sodą ir tvenkinį trumpu taku. Ant tvenkinio, kur vėjas nupūtė sniegą nuo ledo, Miška akimirką užtruko, išsiėmė peilį ir degtukų dėžutę, atsisėdo ir uostydamas ėmė pešti mėlyną ledą toje vietoje, kur buvo. jos viduje baltas burbulas. Šis daiktas buvo vadinamas „katinu“ – pelkės dujos kilo iš tvenkinio dugno ir burbuliukais sustingo į ledą. Pralaužęs ledą, Mishka uždegė degtuką ir atnešė į šulinį - „katė“ įsiliepsnojo, o virš ledo pakilo gelsva tyli liepsna.

„Žiūrėk, niekam apie tai nesakyk“, – pasakė Miška, – šią savaitę eisime į apatinį tvenkinį padegti „katinų“, vieną ten pažįstu – jis didžiulis, degs visą dieną.

Visi aukščiau aprašyti procesai ilgainiui turėtų lemti didelį anglies kaupimąsi atmosferoje anglies dioksido pavidalu (nes CO ir CH 4 palaipsniui oksiduojasi iki CO 2). Tačiau gamtoje yra galingas CO 2 kiekio atmosferoje reguliatorius – vandens masė jūrose ir vandenynuose. Vanduo išskiria anglies dioksidą į orą, kai anglies dioksido slėgis ore mažėja, o sugeria jį atgal, jei garų slėgis didėja.

Šis modelis turi didelę reikšmę žemės plutos chemijoje. Šio veiksnio vaidmuo tampa dar aiškesnis, jei į tai atsižvelgsime bendro ploto vandenynų, jūrų ir gėlo vandens baseinų plotas yra beveik 10 kartų didesnis už sausumos augmenijos plotą.

Anglies dioksidas į vandens telkinius patenka su lietumi arba tiesiogiai ištirpsta paviršiniame vandenyje. Vandenynų vandenyse visada yra tirpių bikarbonatų ir dujinio anglies dioksido. Verta paminėti, kad jūros vanduo yra šiek tiek šarminis – tai labai svarbu vandens organizmų gyvenimui.

Dėl to galima pastebėti tokius anglies patekimo į atmosferą būdus: vulkaninių emisijų metu; iš anglies dioksido šaltinių; gamtinių dujų pavidalu anglies kasyklose, naftos telkiniuose ir kt.; iš vandenynų, jūrų ir gėlo vandens baseinų vandenų; gyvūnų ir augalų kvėpavimo metu, vykstant cheminiams procesams, vykstantiems po jų mirties; fermentacijos procesų metu; degimo metu, skrudinant karbonatus.

Anglies absorbcija iš atmosferos vyksta: asimiliacijos procesuose ir anglies junginių susidarymo metu, kurie organizmų organizme yra stabilūs per visą jų gyvenimą; gyvulinės kilmės atliekų pavertimo mineralais, turinčiais anglies, procesuose; kai anglies dioksidą sugeria vandenynų, jūrų, upių ir kt.

Anglies judėjimo (migracijos) būdai toli gražu neišsemti išvardintų. Vienas iš anglies dvideginio šaltinių atmosferoje yra, pavyzdžiui, kosminė anglis: degant anglies meteoritams, CO 2 kiekis žemės atmosferoje nuolat didėja. Anglies dioksidas taip pat gali būti sintetinamas giliose Žemės erdvėse (vadinamasis nepilnametis CO2). Jei, pavyzdžiui, paviršinis vanduo, kuriame yra rūgščių, prasiskverbia į karbonatines uolienas, dėl jų sąveikos išsiskirs anglies dioksidas. Terminis karbonatų (kalkakmens, kreidos, marmuro) skilimas Žemės žarnyne taip pat lemia anglies dioksido susidarymą. Anglies fiksacija įvyksta veikiant mineralams, kurių sudėtyje yra silicio ir aliuminio (silikatų ir aliumosilikatų): šio proceso metu anglis pakeičia mineraluose esantį silicį.

Visa tai leidžia daryti išvadą, kad gamta turi būti traktuojama ne kaip atsitiktinė objektų ir reiškinių sankaupa, izoliuota vienas nuo kito, o kaip vientisa visuma, kurioje objektai ir reiškiniai yra organiškai susiję vienas su kitu, priklauso vienas nuo kito ir nulemia vienas kitą. kitas.

Medžiagų ciklas biosferoje yra tam tikrų cheminių elementų „kelionė“. maisto grandinė gyvų organizmų dėka saulės energijos. „Kelionės“ procese koks nors elementas, pagal skirtingų priežasčių, iškrenta ir, kaip įprasta, lieka žemėje. Jų vietą užima tie patys, kurie dažniausiai ateina iš atmosferos. Tai labiausiai supaprastintas aprašymas, kas yra gyvybės Žemės planetoje garantija. Jei tokia kelionė dėl kokių nors priežasčių nutrūks, tada visa gyva būtybė nutrūks.

Norint trumpai apibūdinti medžiagų cirkuliaciją biosferoje, būtina pateikti keletą atskaitos taškų. Pirma, iš daugiau nei devyniasdešimties gamtoje žinomų ir randamų cheminių elementų apie keturiasdešimt yra būtini gyviems organizmams. Antra, šių medžiagų kiekis yra ribotas. Trečia, mes kalbame tik apie biosferą, tai yra apie gyvybę turintį žemės apvalkalą, taigi ir apie gyvų organizmų sąveiką. Ketvirta, energija, kuri prisideda prie cirkuliacijos, yra energija, gaunama iš Saulės. Energija, susidaranti Žemės žarnyne dėl įvairių reakcijų, nagrinėjamame procese nedalyvauja. Ir paskutinis. Būtina aplenkti šios „kelionės“ pradžios tašką. Tai sąlyginė, nes apskritimui negali būti pabaigos ir pradžios, bet tai būtina norint iš kažkur pradėti apibūdinti procesą. Pradėkime nuo žemiausios trofinės grandinės grandies – nuo ​​skaidytojų ar kapų.

Vėžiagyviai, kirminai, lervos, mikroorganizmai, bakterijos ir kiti kapai, vartodami deguonį ir naudodami energiją, perdirba neorganinius cheminius elementus į organinę medžiagą, tinkamą gyviems organizmams maitintis ir tolesniam jos judėjimui mitybos grandine. Be to, šias jau organines medžiagas valgo vartotojai arba vartotojai, tarp kurių yra ne tik gyvūnai, paukščiai, žuvys ir panašiai, bet ir augalai. Pastarieji yra gamintojai arba gamintojai. Jie, naudodami šias maistines medžiagas ir energiją, gamina deguonį, kuris yra pagrindinis elementas, tinkamas visai planetos gyvybei kvėpuoti. Miršta vartotojai, gamintojai ir net skaidytojai. Jų palaikai kartu su juose esančia organine medžiaga „patenka“ į kapų kasėjų žinią.

Ir vėl viskas kartojasi. Pavyzdžiui, visas biosferoje esantis deguonis savo revoliuciją padaro per 2000 metų, o anglies dioksidas – per 300. Tokia cirkuliacija paprastai vadinama biogeocheminiu ciklu.

Kai kurios organinės medžiagos savo „kelionės“ procese reaguoja ir sąveikauja su kitomis medžiagomis. Dėl to susidaro mišiniai, kurių tokia forma, kokia jie yra, negali apdoroti reduktoriai. Tokie mišiniai lieka „sandėliuoti“ žemėje. Ne visų organinių medžiagų, kurios patenka ant kapų kasėjų „stalo“, jie negali apdoroti. Ne visi gali pūti nuo bakterijų. Tokie nesuirę likučiai patenka į saugyklą. Viskas, kas lieka saugykloje ar rezerve, pašalinama iš proceso ir neįtraukiama į medžiagų apykaitą biosferoje.

Taigi biosferoje medžiagų apykaita, varomoji jėga kuri yra gyvų organizmų veikla, galima suskirstyti į du komponentus. Vienas – rezervinis fondas – tai su gyvų organizmų veikla nesusijusi ir apyvartoje iki tam tikro laiko nedalyvaujanti medžiagos dalis. O antrasis – apyvartinis fondas. Tai tik nedidelė medžiagos dalis, kurią aktyviai naudoja gyvi organizmai.

Kokių pagrindinių cheminių elementų atomai taip reikalingi gyvybei Žemėje? Tai yra: deguonis, anglis, azotas, fosforas ir kai kurie kiti. Iš junginių pagrindinis apyvartoje gali būti vadinamas vandeniu.

Deguonis

Deguonies ciklas biosferoje turėtų prasidėti nuo fotosintezės proceso, dėl kurio jis atsirado prieš milijardus metų. Jį augalai išskiria iš vandens molekulių veikiami saulės energijos. Taip pat gaminamas deguonis viršutiniai sluoksniai atmosfera metu cheminės reakcijos vandens garuose, kur cheminiai junginiai suyra veikiant elektromagnetinei spinduliuotei. Tačiau tai yra nedidelis deguonies šaltinis. Pagrindinė yra fotosintezė. Deguonies taip pat yra vandenyje. Nors ten jo yra, 21 kartą mažiau nei atmosferoje.

Gautą deguonį gyvi organizmai naudoja kvėpavimui. Jis taip pat yra įvairių mineralinių druskų oksidatorius.

O žmogus yra deguonies vartotojas. Tačiau prasidėjus mokslo ir technologinei revoliucijai šis suvartojimas išaugo daug kartų, nes deguonis deginamas arba surišamas eksploatuojant daugybę pramoninių gamybų, transporto, tenkinant buitinius ir kitus žmogaus gyvenimo poreikius. Anksčiau buvęs vadinamasis deguonies mainų fondas atmosferoje sudarė 5% viso jos tūrio, tai yra, fotosintezės procese buvo pagaminama tiek deguonies, kiek buvo sunaudota. Dabar ši apimtis katastrofiškai mažėja. Yra deguonies suvartojimas, taip sakant, iš avarinio rezervo. Iš ten, kur nėra kam jo pridėti.

Šią problemą šiek tiek sušvelnina tai, kad dalis organinių atliekų nėra apdorojamos ir nepatenka į puvimo bakterijų įtaką, o lieka nuosėdinėse uolienose, sudarydamos durpes, anglis ir panašias fosilijas.

Jei fotosintezės rezultatas yra deguonis, tai jo žaliava yra anglis.

Azotas

Azoto ciklas biosferoje yra susijęs su tokių svarbių organinių junginių susidarymu kaip: baltymai, nukleino rūgštys, lipoproteinai, ATP, chlorofilas ir kt. Molekulinės formos azotas randamas atmosferoje. Kartu su gyvais organizmais tai sudaro tik apie 2% viso Žemėje esančio azoto. Tokia forma jį gali vartoti tik bakterijos ir melsvadumbliai. Likusioje augalų pasaulio dalyje molekulinės formos azotas negali būti maistas, bet gali būti perdirbamas tik neorganinių junginių pavidalu. Kai kurios tokių junginių rūšys susidaro per perkūniją ir su krituliais patenka į vandenį ir dirvą.

Mazgelių bakterijos yra aktyviausios azoto „perdirbėjos“ arba azoto fiksatoriai. Jie nusėda ankštinių augalų šaknų ląstelėse ir molekulinį azotą paverčia jo junginiais, tinkamais augalams. Po jų mirties dirvožemis taip pat praturtinamas azotu.

Puvimo bakterijos skaido azoto turinčius organinius junginius iki amoniako. Dalis jo patenka į atmosferą, o kitą kitų rūšių bakterijos oksiduoja iki nitritų ir nitratų. Jie savo ruožtu veikia kaip maistas augalams ir nitrifikuojančios bakterijos redukuoja į oksidus ir molekulinį azotą. kurios vėl patenka į atmosferą.

Taigi, matyti, kad azoto cikle pagrindinį vaidmenį atlieka įvairios bakterijos. Ir jei sunaikinsite bent 20 šių rūšių, gyvenimas planetoje nutrūks.

Ir vėl nusistovėjusį ciklą nutraukė žmogus. Siekdamas padidinti pasėlių derlių, jis pradėjo aktyviai naudoti azoto turinčias trąšas.

Anglies

Anglies ciklas biosferoje yra neatsiejamai susijęs su deguonies ir azoto cirkuliacija.

Biosferoje anglies ciklo schema pagrįsta žaliųjų augalų gyvybine veikla ir jų gebėjimu anglies dioksidą paversti deguonimi, tai yra fotosinteze.

Anglis sąveikauja su kitais elementais Skirtingi keliai ir yra įtrauktas į beveik visas organinių junginių klases. Pavyzdžiui, tai yra anglies dioksido, metano dalis. Jis ištirpsta vandenyje, kur jo kiekis yra daug didesnis nei atmosferoje.

Nors anglis nėra tarp dešimties gausiausių, gyvuose organizmuose ji sudaro nuo 18 iki 45% sausos masės.

Vandenynai tarnauja kaip anglies dioksido kiekio reguliatorius. Kai tik jo dalis ore pakyla, vanduo išlygina pozicijas, sugerdamas anglies dioksidą. Kitas anglies vartotojas vandenyne yra jūrų organizmai, kurie ją naudoja kriauklėms kurti.

Anglies ciklas biosferoje pagrįstas anglies dioksido buvimu atmosferoje ir hidrosferoje, kuri yra tam tikras mainų fondas. Jį papildo gyvų organizmų kvėpavimas. Atmosferos papildyme anglies dioksidu dalyvauja ir bakterijos, grybai ir kiti mikroorganizmai, dalyvaujantys dirvožemyje esančių organinių liekanų irimo procese.Anglis „konservuojama“ mineralizuotose nesuirusiose organinėse liekanose. Kietųjų ir rudųjų anglių, durpių, naftingųjų skalūnų ir panašiuose telkiniuose. Tačiau pagrindinės anglies atsargos yra kalkakmeniai ir dolomitai. Juose esanti anglis yra „saugiai paslėpta“ planetos gelmėse ir išsiskiria tik tektoninių poslinkių ir ugnikalnių dujų emisijos išsiveržimų metu.

Dėl to, kad kvėpavimo procesas su anglies išsiskyrimu ir fotosintezės procesas su jos absorbcija labai greitai praeina per gyvus organizmus, cirkuliacijoje dalyvauja tik nedidelė dalis visos planetos anglies. Jei šis procesas būtų neabipusis, tik sausumoje esantys augalai visą anglį sunaudotų vos per 4–5 metus.

Šiais laikais žmogaus veiklos dėka daržovių pasaulis anglies dioksido netrūksta. Jis papildomas iš karto ir vienu metu iš dviejų šaltinių. Deginant deguonį dirbant pramonėje, gamyboje ir transportuojant, taip pat atliekant tokio pobūdžio darbus žmogaus veikla tie „konservai“ – anglis, durpės, skalūnai ir pan. Kodėl anglies dvideginio kiekis atmosferoje padidėjo 25%.

Fosforas

Fosforo ciklas biosferoje yra neatsiejamai susijęs su tokių organinių medžiagų sinteze kaip: ATP, DNR, RNR ir kt.

Fosforo kiekis dirvožemyje ir vandenyje yra labai mažas. Pagrindinės jo atsargos yra tolimoje praeityje susidariusiose uolienose. Dylant šioms uolienoms, prasideda fosforo ciklas.

Fosforą augalai pasisavina tik ortofosforo rūgšties jonų pavidalu. Tai daugiausia kapų kasėjų atliekamų organinių atliekų perdirbimo produktas. Bet jei dirvožemiuose yra padidėjęs šarminis ar rūgštinis faktorius, fosfatai juose praktiškai netirpsta.

Fosforas yra puiki maistinė medžiaga įvairių tipų bakterijoms. Ypač melsvadumbliai, kurie sparčiai vystosi esant padidėjusiam fosforo kiekiui.

Nepaisant to, didžioji dalis fosforo su upėmis ir kitais vandenimis nunešama į vandenyną. Ten jį aktyviai minta fitoplanktonas, o kartu su juo ir jūros paukščiai bei kitos gyvūnų rūšys. Vėliau fosforas patenka į vandenyno dugną ir sudaro nuosėdines uolienas. Tai yra, jis grįžta į žemę, tik po jūros vandens sluoksniu.

Kaip matote, fosforo ciklas yra specifinis. Sunku tai pavadinti grandine, nes ji nėra uždaryta.

Siera

Biosferoje sieros ciklas būtinas aminorūgščių susidarymui. Jis sukuria trimatę baltymų struktūrą. Jame dalyvauja bakterijos ir organizmai, kurie energijos sintezei sunaudoja deguonį. Jie sierą oksiduoja iki sulfatų, o vienaląsčiai ikibranduoliniai gyvi organizmai sulfatus redukuoja iki vandenilio sulfido. Be jų, ištisos sieros bakterijų grupės oksiduoja sieros vandenilį iki sieros, o toliau į sulfatus. Augalai iš dirvožemio gali suvartoti tik sieros joną – SO 2-4. Taigi vieni mikroorganizmai yra oksidatoriai, kiti – reduktoriai.

Sieros ir jos darinių kaupimosi biosferoje vietos yra vandenynas ir atmosfera. Siera patenka į atmosferą, kai iš vandens išsiskiria vandenilio sulfidas. Be to, siera į atmosferą patenka dioksido pavidalu, kai iškastinis kuras deginamas pramonėje ir buitinėms reikmėms. Visų pirma, anglis. Ten jis oksiduojasi ir, lietaus vandenyje pavirtęs į sieros rūgštį, kartu su ja nukrenta ant žemės. Rūgštūs lietūs savaime daro didelę žalą visai florai ir faunai, be to, su audros ir tirpsmo vandenimis jie patenka į upes. Upės neša sieros sulfato jonus į vandenyną.

Sieros taip pat yra uolienose sulfidų pavidalu, dujinės formos - vandenilio sulfido ir sieros dioksidas. Jūrų dugne yra vietinės sieros telkinių. Bet visa tai yra „rezervas“.

Vanduo

Biosferoje nėra įprastesnės medžiagos. Jo atsargos daugiausia yra sūrus ir kartaus jūrų ir vandenynų vandenų pavidalo - tai yra apie 97%. Poilsis gėlo vandens, ledynai ir požeminis bei požeminis vanduo.

Vandens ciklas biosferoje sąlyginai prasideda jo išgaravimu nuo vandens telkinių paviršiaus ir augalų lapų ir siekia apie 500 000 kubinių metrų. km. Jis grįžta atgal kaip krituliai, kurie arba patenka tiesiai atgal į vandens telkinius, arba prasiskverbdami per dirvožemį ir gruntinius vandenis.

Vandens vaidmuo biosferoje ir jo evoliucijos istorija yra tokia, kad visa gyvybė nuo pat atsiradimo momento buvo visiškai priklausoma nuo vandens. Biosferoje vanduo ne kartą pergyveno gyvų organizmų skilimo ir gimimo ciklus.

Vandens ciklas daugiausia yra fizinis procesas. Tačiau gyvūnų ir ypač augalų pasaulis čia vaidina svarbų vaidmenį. Vanduo iš medžių lapų paviršiaus plotų išgaruoja taip, kad, pavyzdžiui, hektaras miško per parą išgaruoja iki 50 tonų vandens.

Jei vandens garavimas nuo rezervuarų paviršių yra natūralus jo cirkuliacijai, tai žemynams su jų miško zonomis toks procesas yra vienintelis ir pagrindinis būdas jį išsaugoti. Čia cirkuliacija vyksta tarsi uždaru ciklu. Krituliai susidaro išgaruojant nuo dirvožemio ir augalų paviršių.

Fotosintezės metu augalai naudoja vandenilį, esantį vandens molekulėje, kad sukurtų naują organinį junginį ir išskirtų deguonį. Ir atvirkščiai, gyvuose organizmuose kvėpavimo procese vyksta oksidacijos procesas ir vėl susidaro vanduo.

Grandinės aprašymas Įvairios rūšys cheminių medžiagų, susiduriame su aktyvesne žmogaus įtaka šiems procesams. Šiuo metu gamta dėl kelių milijardų metų trukusios išlikimo istorijos susitvarko su sutrikusios pusiausvyros reguliavimu ir atkūrimu. Tačiau pirmieji „ligos“ simptomai jau yra. Ir tai yra šiltnamio efektas. Kai dvi energijos: saulės ir Žemės atspindimos, gyvų organizmų neapsaugo, o, priešingai, stiprina viena kitą. Dėl to pakyla temperatūra aplinką. Kokios yra tokio padidėjimo pasekmės, be pagreitėjusio ledynų tirpimo, vandens išgaravimo nuo vandenyno, žemės ir augalų paviršių?

Vaizdo įrašas – medžiagų ciklas biosferoje

Visi žino energijos tvermės ir materijos tvermės dėsnius.

Įvairių cheminių elementų atomai pereina iš vieno junginio į kitą, tačiau nei medžiaga, nei energija nedingsta: jie dalyvauja tik savotiškuose ciklus.

Vienas iš šių ciklų dėl gyvybės Žemėje ir saulės energijos veikimo yra anglies ciklas.

Prie Žemės paviršiaus esančiame ore yra nežymus kiekis (6,03 proc.) anglies dioksido, arba, kitaip tariant, anglies dioksido. Chlorofilo dėka, dėl anglies dvideginio, esančio ore ir vandenyje, derinio žaliosiose augalų dalyse susidaro daug energijos turinčios medžiagos. Taigi anglies dioksidas nuolat surišamas ir pašalinamas iš atmosferos.

Ir čia gali kilti klausimas: ar ateis momentas, kai ore nebeliks anglies dvideginio ir augalai nebegalės gyventi Žemėje?

Į šį klausimą galima atsakyti tiksliai skaičiuojant. Bendras anglies dioksido kiekis žemės atmosferoje yra maždaug 1500 milijardų tonų. Šiame anglies dioksido kiekyje yra 410 milijardų tonų anglies. Beje, ištirtuose anglies rezervuose yra daug daugiau anglies.

Kasmetinėje valgomojo cukraus produkcijoje visame pasaulyje yra apie 10 000 tonų anglies. Taigi, cukraus gamyba galėtų surišti visą ore esantį anglies dvideginį per 41 milijoną metų! Ir tada žaliųjų augalų gyvenimas sustotų, o po to kitos gyvos būtybės mirtų iš bado. Tačiau tai niekada negali atsitikti, nes tuo pačiu metu vyksta ir anglies sekvestracija atvirkštinis procesas- jo paleidimas.

Kai augalas miršta, jo kūnas tampa daugybės ir visur esančių bakterijų nuosavybe. Vyksta fermentacijos ir irimo procesai; jie lemia tai, kad visa surišta anglis išsiskiria ir grąžinama į atmosferą anglies dioksido pavidalu.

Dalį daug energijos turinčių anglies junginių praryja gyvūnai. Valgydami į cukrų panašias medžiagas – krakmolą, ląstelieną ir kt., jie naudoja jose esančią energiją, o anglies dvideginio pavidalu grąžina į atmosferą.

Tačiau kartais atsitinka ir taip, kad dideli kiekiai anglies palieka ciklą ilgam: kitu atveju tokiomis sąlygomis susikaupia didelės augalinės medžiagos masės, kurioms esant nevyksta jų skaidymas mikroorganizmais (puvimas). Taip, pavyzdžiui, susidaro durpės pelkės dugne, kur anglėjimas vyksta be oro prieigos, tai yra anglies kaupimasis. Panašiu būdu po smėlio ir molio sluoksniais apanglėjo masės augalų liekanų ir susidarė anglis.

Naftos susidarymas irstant gyvūnų ir augalų liekanoms taip pat sugeria anglį.

Labai nemaži anglies ir su ja energijos kiekiai slypi giliai žemės gelmėse, kur laukia žmogaus, kuris šiuos turtus ištrauks į žemės paviršių. Deginant anglį ir durpes išleidžiame energiją ir grąžiname į atmosferą atitinkamą kiekį anglies dvideginio. Jį vėl suriša augalai ir vėl patenka į bendrą anglies ciklą.

Be anglies, durpių ir naftos susidarymo, yra dar vienas procesas, kurį lydi didelio anglies kiekio „sugaudymas“: jį sudaro milžiniškų kreidos ir kalkakmenio nuosėdų susidarymas. Didžiulės jūrų gyvūnų masės – koralai, moliuskai ir kt. – su anglies dioksidu suriša vandenyje ištirpusį kalcį: formuoja kriaukles ir kitokio tipo išorinius jūros gyventojų griaučius. Negyvi jūrų gyvūnai savo kiautų griaučiais dengia jūrų ir vandenynų dugną. Dėl to atsiranda galingų kreidos, kalkakmenio telkinių ir iš jūrų dugno kyla koralų rifai. Šie procesai vyksta daugybę milijonų metų. Ten, kur kažkada ūžė bangos, dabar kyla ištisi kalkakmenio ir kreidos kalnai. Šie kalnai yra didžiulės surišto anglies dioksido atsargos.

Reikėtų pažymėti, kad absoliučiai visa gyvybė Žemėje yra pagrįsta anglies tipo cheminiais elementais. Kiekvienas gyvam organizmui priklausantis komponentas turi anglies tipo skeleto struktūrą. Žodžiu, anglis yra su mumis visur ir visur.

Be to, atomai, tiesiogiai susiję su anglimi, nuolat migruoja iš vieno biosferos regiono, kuris priklauso siauresniam žemės apvalkalui ir ant kurio yra gyvybė, į visiškai kitą. Remiantis pavyzdžiais, pateikto elemento ciklas gamtoje gali būti valdomas, tačiau tik dinamikos stadijoje.

Svarbiausios ir reikšmingiausios anglies atsargos pateikiamos anglies dioksido pavidalu, kurios vienaip ar kitaip pasiskirsto atmosferoje. Štai kodėl verta ištirti visus tuos anglies dioksido komponentus, esančius atmosferoje.

Svarbus žingsnis yra tai, kad augalai atlieka molekulių absorbcijos procesą, po kurio įvyksta atomo transformacija į įvairius organinio tipo susijungimus. Šis procesas yra neatsiejama visų žemėje esančių augalų struktūros dalis.

Be viso to, anglis gali išlikti ir vykdyti visus svarbius procesus, kol augalas pasieks savo gyvenimo pabaigos. Paprastai šiuo atveju visos molekulės patenka tiesiai į maistą skaidytojo pavidalu. Verta prisiminti, kad skaidytojas, savo ruožtu, yra organizmas, kuris minta negyvais organinio tipo komponentais, o po to visiškai sunaikinamas iki elementariausių antibazinės kategorijos junginių.

Taigi paskutiniame etape pristatyta cheminis elementas grįžta į aplinką anglies dioksido kategorijos dujų variacijoje. Pavadinimas, kurį visi žino, yra visuotinai priimta CO2 formulė.

Verta paminėti, kad augalus gali įsisavinti žolėdžių klasės gyvūnai. Šiame etape elementas arba grįžta atgal į atmosferą, arba žolėdžių klasės gyvūnus suėda plėšresnės faunos rūšys. Pirmuoju atveju kvėpavimo procesas įvyksta, kai gyvūnas suyra paskutiniame etape.

Antrasis procesas gali būti atliktas tik po to, kai anglis iš karto grįžta į gyvenamąją aplinką. Augalai taip pat gali tiesiog mirti ir atsidurti po žemės pluta. Jei toks procesas įvyksta, tai augalai paverčiami iškastiniu kuru, pavyzdžiui, anglimi.

Jei pirminiai anglies dioksido elementai tiesiog ištirpsta jūriniame vandenyje, gali nutikti taip:

• Cheminis elementas grąžinamas atgal į gyvenamąją aplinką. Būtent toks jungtinio dujų mainų tarp vandenyno ir atmosferos kitimas vyksta labai dažnai. Lygiai tokia pat sėkme pateiktas cheminis elementas gali patekti į augalų ar gyvūno organizmo – jūros gyventojo – struktūrą.
• Tuo atveju, jei cheminis elementas pateks į nuosėdų nuosėdų struktūrą, jis bus tiesiog išplautas iš gyvenamosios aplinkos ir nebus pasisavinamas. Per visą Žemės planetos egzistavimo laiką anglis visada buvo pakeista anglies dioksidu, kuris savo ruožtu pateko į atmosferą ugnikalnių išsiveržimų metu.

Iki šiol visus minėtus veiksnius papildo visi tie išmetamieji teršalai, kurie tiesiogiai susidaro deginant iškastinį kurą. Pastaruoju metu apčiuopiamas kliūtis yra tai, kad įvairių šalių vyriausybės jau keletą metų bando pasiekti tarptautinį susitarimą dėl anglies dvideginio.

Tačiau mokslininkai vis dar negali būti tikri, kad anglies dvideginio kaupimosi gyvenamojoje aplinkoje procesą galima sustabdyti tik pasodinus augalus ir ekstensyvias miško plantacijas. Pažymėtina, kad toks procesas kaip anglies ciklas gyvenamojoje aplinkoje dar nėra visiškai atidarytas. Mokslininkai nuolat tai dirba, ir kiekvienais metais moksle atsiranda dar daugiau nuostabių atradimų.