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.
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.
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.
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.
