Кругообіг вуглецю

Вуглець входить до складу всіх органічних речовин, а тому його кругообіг найбільш поширений у природі (рис.7.25). Він здійснюється за допомогою трьох груп організмів: продуцентів, консументів, редуцентів. Органічна речовина синтезується зеленими рослинами в процесі фотосинтезу з вуглекислого газу атмосфери, вміст якого дорівнює лише 0,03-0,04%.

Якби вуглекислий газ не поповнювався за рахунок надходження із Землі, то його запаси вичерпалися б за 4-35 років. У найближчі 50-60 років завдяки зростанню спалювання горючих речовин вміст вуглекислого газу в атмосфері подвоїться. Такі швидкі зміни вмісту вуглекислого газу в атмосфері, внаслідок якого відбувається так званий парниковий ефект (нагрівання атмосфери інфрачервоним промінням завдяки вмісту в ній СО₂), може призвести до перегрівання географічної оболонки. Частина СО₂ утворюється при виверженні вулканів і надходить зі збагачених ним водних джерел. Головний споживав СО₂ — фотосинтетичний апарат рослин.

За рік рослини суші і океану засвоюють майже 5 • 10¹⁰ т вуглецю (вбирають, за різними авторами, 1,7—2,0 •10¹¹ СО₂), розкладають 1,3 • 10¹¹ т води, виділяють 1,2 • 10¹¹ т молекулярного кисню і запасають 4*10¹⁷ ккал сонячної енергії у вигляді хімічної енергії продуктів фотосинтезу, що в 100 разів перевищує виробництво енергії всіма електростанціями світу.

Річний кругообіг маси СО₂ на суші визначається як масою складових його ланок біосфери, так і кількістю, яку захоплює кожна ланка (т/рік):

Сумарне захоплення фотосинтезом 60*10⁹

Повернення від дихання (розкладу) 48* 10⁹

Надходження в гумосферу і консервація

в багаторічних фітоценозах 10*10⁹

Захоронення в осадовій товщі літосфери,

включаючи реакцію СО₂ із гірськими породами 1*10⁹

Надходження від спалення палива 4*10⁹

У гідросфері кругообіг СО₂ значно складніший, ніж на суші. Вирішальну роль тут відіграє Світовий океан, який акумулює винесений ріками із суші вуглець у формі карбонатних і органічних сполук. Повернення вуглецю із океану чи суші відбувається з великим дефіцитом, головним чином, повітряними потоками у вигляді СО₂. Наявність вуглекислого газу у гідросфері залежить від надходження кисню у верхні шари як із атмосфери, так із нижчих шарів води. В загальному виразі річний кругообіг маси вуглецю у Світовому океані майже удвічі менший, ніж на суші:

Сумарне захоплення в процесі фотосинтезу 30*10⁹

Повернення у водне середовище від дихання

і розкладу органічної речовини 26* 10⁹

Випадання в донний осад 1.5*10⁹

Надходження із атмосфери від спалювання палива 1*10⁹

Те ж із річним стоком 0.6*10⁹

Перехід у розчинні органічні сполуки 10.9*10⁹

Багато вуглецю вилучається з біологічного кругообігу речовин і по-трапляє в океан переважно у вигляді вуглекислих солей. Ці солі, особливо СаСО₃, витрачаються на побудову панцирів тварин, дуже багато їх і в морській воді. Якщо в атмосфері підвищується вміст СО₂, частина його розчиняється у воді, вступає в реакцію з карбонатом кальцію, утворюючи розчинний у воді бікарбонат кальцію. І навпаки, при зниженні вмісту вуглекислого газу в атмосфері бікарбонати, що завжди містяться у морській воді, перетворюються у карбонати кальцію, які випадають з розчину, використовуються організмами для побудови скелетів або панцирів, осідають на морське дно. Реакція має такий вигляд:

Са (НСОз)₂ = СаСОз + Н₂О + СО₂.

Сумарна кількість вуглекислого газу на планеті становить не менше 2,*' 10¹² т, тоді як вміст його у Світовому океані оцінюється в 1,3* 10¹² т. У літосфері у зв'язаному стані перебуває 2*10¹⁷ т вуглекислого газу. В живій речовині біосфери міститься близько 1,5* 10¹² т (майже стільки, скільки у всій атмосфері). Вуглекислий газ атмосфери і гідросфери обмінюється і обновлюється живими організмами за 300 років (рис.7.27).

Дата добавления: 2014-10-15