Кругообіг вуглецю – значення в природі: схема циклу газу в біосфері, як людина впливає на циклічність

Цей елемент присутній у будь-якої живої молекулі. Під впливом зовнішніх факторів він переходить з однієї форми в іншу. Кругообіг вуглецю в природі забезпечує можливість існування організмів на Землі. Без цих циклів перетворень планета стане млявою.

Де присутній вуглець

По поширеності хімічних елементів елемент займає 15 місце. По важливості — це один з основних учасників геохімічних реакцій. Значення речовини в природі складно недооцінити. Воно переходить з неорганічного стану в органічне, будує живі клітини.

Зустріти його можна в:

  • атмосфері вуглекислий газ 0,04 % від загальної маси повітря);
  • гідросфері (у вигляді розчиненого у водах світового океану СО2, у складі харчуються їм бактерій верхнього шару);
  • літосфері (корисні копалини: нафта, газ, вугілля, вапняк, крейда);
  • біосфері (у складі будь-яких живих організмів планети).

Всі оболонки Землі тісно пов’язані. Звільнення елемента, перехід з одного виду в інший відбувається всередині кожної.

Молекули проникають у сусідню сферу. Описуючи коротко кругообіг вуглецю в природі, схема виглядає так:

це нескінченна незамкнута ланцюг переходу речовини з органічного стану в неорганічне і назад.

З одного боку фотосинтезирующие рослини і вода, з іншого боку — гетеротрофи, тобто споживають організми (тварини).

Що відбувається в атмосфері

Вуглець в атмосфері є завжди. Він присутній у вигляді вуглекислого газу (0,04 %), метану (0,0002 %), окису вуглецю (сліди). Кількість постійно змінюється. Це пов’язано з діяльністю людини, сезонними факторами, температурою навколишнього середовища.

Звідки надходить речовина

Кругообіг вуглекислого газу в природі– це основний вид переходу і перетворень у повітряній оболонці Землі. Постійними джерелами є:

  • живі істоти, выдыхающие вуглекислоту;
  • продукти розкладання органічних решток (бактерії переробляють трупи тварин, гниючі рослини, виділяється СН4);
  • продукти горіння природного (вугілля, нафта, газ) або синтетичного палива;
  • викиди вулканічних газів під час виверження (первинна вуглекислота в атмосфері);
  • пожежі;
  • господарська діяльність людини (виділення СО2 при виробництві цементу: СаСО3->СаО+СО2);
  • підвищення температури світового океану і вивільнення діоксиду елемента.

Важливо! Восени і взимку вміст СО2 в повітрі вище, ніж влітку і навесні. Так людина впливає на кругообіг вуглецю в природі, схема якого знайдеться на порталах, присвячених захисту навколишнього середовища.

Дивіться також:  Закон Гесса та наслідки з нього: тепловий ефект хімічної реакції, як розрахувати – формула, приклади розвязання задач

А чим поглинається

У природі існує нестійка рівновага. Двоокис речовини виводиться з атмосфери і заміщується іншими.

Води Світового океану поглинають вуглекислоту. Особливо активно процес йде поблизу полюсів. При зниженні температури розчинність газу збільшується.

Рослини на світлі поглинають СО2. У результаті фотосинтезу виділяється кисень. Молоді зростаючі пагони – основна «фабрика» переробки.

Кругообіг вуглецю в природі, схема — це постійний процес зміни концентрації газу, поглинання і заміщення його киснем.

Як іде процес у біосфері

Оболонка з’єднує всі відомі сфери присутністю життя. В ній постійно йдуть обмінні процеси. Хімічні реакції, перетворення енергії підтримують існування живих істот. Кругообіг вуглецю в біосфері самий значний і масштабний.

Газообмін з атмосферою гідросфери

Гідросфера обмінюється вуглекислотою з повітряною оболонкою Землі. Не весь розчинений газ повертається назад. Частина засвоюють бактерії верхніх шарів. Ними харчуються мікроорганізми. Створюється харчова ланцюжок. Елемент переходить з неорганічного стану в органічне.

Померлі живі істоти опускаються на дно. Під тиском води відкладення спресовуються. Глибинні мікроорганізми і бактерії переробляють іл.

Вони впливають на кругообіг елемента. Утворюються корисні копалини: природний газ, нафта, вугілля. Вуглець перейшов з органічного стану в неорганічне. У такому вигляді він зберігається мільйони років.

У верхніх шарах міститься більше розчиненого кисню. В нижніх – діоксиду елемента і азоту. Баланс нестійкий. При підвищенні температури концентрація газів змінюється. При зміні видового складу бактерій і мікроорганізмів відбувається переміщення кисню вниз, азоту і СО2 — вгору. Газообмін з повітряною оболонкою порушується.

Рух вуглецю в літосфері

Діоксид речовини через дрібні пори потрапляє в грунт. Частина його розчиняється водою або випаровується. Інша — переробляється аеробними бактеріями. Родючий шар збагачується. У сприятливому середовищі розвиваються рослини. Після відмирання гумус збагачується знову. Спостерігається нескінченний перехід: неорганіка – органіка – неорганіка.

Шари товщають, ущільнюються. Згодом під дією зовнішніх факторів утворюються осадові корисні копалини. До їх складу входить дана речовина. Нафта, газ, всі види вугілля, торф, вапняк, крейда — надовго консервують елемент в неорганічному стані.

Дивіться також:  Воднева звязок – приклади: що це таке, визначення хімічної, міжмолекулярною, які речовини утворюються

Важливо! Елемент у складі корисних копалин в круговороті тимчасово не бере! Цикл вуглецю не буває абсолютно замкнутим.

Фотосинтез: особлива частина великого кругообігу

Цей процес за потужністю можна порівняти з ядерною реакцією. Більш досконалого і економного механізму виробництва з’єднань не існує.

Фотосинтез – частина кругообігу елементу в біосфері. Він перетворює неорганічні речовини на органічні. Насичення атмосфери звільненим киснем регулює газовий баланс. В результаті цього процесу утворюються поживні речовини: цукор, крохмаль. Рослини споживають те, що самі виробляють.

Фотосинтез має дві фази: світлову і темновую. Під впливом сонячної енергії під час першої стадії відбувається накопичення клітинами вуглекислого газу і води. На цьому етапі від молекули води відщеплюється кисень. Відбувається виділення газу в атмосферу.

Темнова стадія відбувається без доступу сонячних променів. Вуглекислота зв’язується. Додатковими продуктами є органічні сполуки (вуглеводи). Вуглекислий газ у природі одночасно є будівельним матеріалом, а також джерелом живлення, оздоровлюючим планету речовиною.

Схематичне зображення процесу

Важливо! Кругообіг карбону в природі – результат постійних фізичних і хімічних перетворень у біосфері Землі. Атоми З рухаються у всіх оболонках планети. Це повністю відображає розвиток життя.

Основна частина речовини присутня в складі діоксиду. З атмосфери вона поглинається рослинами. У процесі фотосинтезу відбувається утворення органічних речовин і звільнення кисню.

Схема кругообігу вуглецю в природі відображає процес обміну карбоном між усіма оболонками Землі. Оксид речовини (IV) з атмосфери поглинається верхніми шарами гідросфери. Частково він випаровується, бере участь у кругообігу води в природі. Решта переробляється організмами, осідає на дно. Утворюються осадові породи. Карбон на час виключається з кругообігу.

Людина розробляє родовища корисних копалин, виробляє і спалює паливо. Повернений в процес діоксид знову потрапляє в атмосферу. Кількість перевищує допустимі норми. Баланс порушується. Біосфера не справляється з надмірним вмістом карбону. Включається механізм накопичення.

Дивіться також:  Зміст газу кисню в повітрі: концентрація і норма кисню, яку він виконує роль

Схема кругообігу вуглецю в природі виділяє частини речовини:

  • присутні в клітинах живих рослин;
  • потрапили в організм травоїдних тварин з їжею (виділяються при диханні у вигляді СО2);
  • потрапили в організм м’ясоїдних істот при споживанні травоїдних (виділяються при диханні);
  • відмерлі частини рослин (при переробці організмами утворюють осадові породи).

Процес хімічних і фізичних перетворень карбону послідовний і розімкнутий. Регулюється біосферою. Його швидкість залежить від зовнішніх чинників (температури, вологості, швидкості руху повітряних мас, діяльності людини).

Антропогенний вплив на процес

Господарська діяльність людини призводить до зміни вмісту елемента в біосфері. Видобуток корисних копалин, їх переробка повертає в кругообіг не використовується кількість речовини. Приклади того, як людство впливає на процес:

  • спалювання палива додатково збільшує викиди діоксиду С на 22 млрд. т/рік;
  • зміна якісного складу орних земель збільшує обсяг СО2 в атмосфері;
  • зменшення площі лісів знижує ефективність фотосинтезу;
  • збільшення температури вод Світового океану збільшує виділення вуглекислоти, знижує поглинання;
  • забруднення навколишнього середовища порушує газообмін.

Забруднення вод Світового океану приводить до загибелі мікроорганізмів, бактерій. Процес засвоєння речовини порушений. Газообмін припинений. СО2 перестає розчинятися. Кількість в атмосфері зростає.

Схематично виразити, як людство негативно впливає на кругообіг вуглецю, можна так:

Збільшення концентрації СО2 –> прискорений розпад органічних залишків –> зміна клімату –> створення запасів СО2 –> зменшення відновної здатності біосфери –> додаткові викиди СО2.

Біосфера не відповідає збільшенням власної продуктивності на підвищення концентрації діоксиду вуглецю. Дослідження показують накопичення запасів СО2 в атмосфері. Цикл вуглецю змінює збалансоване протягом. Наслідки непередбачувані.

У природі існують кругообіги речовин. Це циклічні незамкнуті процеси.

Значення вуглецю в природі велике. Цей елемент присутній у складі будь-якої живої молекули, є будівельним матеріалом і джерелом живлення.

Кругообіг вуглецю на планеті

Цикл обігу вуглецю в природі

Висновок

Кругообіг вуглецю в біосфері відбувається з різною швидкістю і кількісним складом беруть участь компонентів. Непродумана господарська діяльність людини призводить до катастрофічних наслідків. До ресурсів потрібно ставитися дбайливо.