Колообіг вуглецю

Ґрунт - сполучна ланка колообігів елементів.

Перебуваючи у стані безупинного обміну речовиною й енергією з атмосферою, гідросферою, літосферою і біосферою, ґрунтовий покрив е незамінною умовою підтримання між усіма сферами рівноваги, що склалася на Землі.

Ґрунт упорядковує всі потоки речовин у біосфері, є сполучною ланкою і регулювальним механізмом у процесах біологічної та геологічної циркуляції елементів, регулює склад атмосфери і гідросфери. У результаті постійного обміну між ґрунтом і атмосферою в повітряний басейн трансформуються різні гази, мікрогази. Наприклад, при розкладанні рослинних решток у середньому на 1 га ґрунту виробляється 84 кг вуглекислого газу за добу. 40 - 70 % цього газу виділяється із ґрунту і використовується в процесі фотосинтезу, ґрунт натомість поглинає атмосферний кисень.

Найважливішою глобальною функцією ґрунту є здатність до накопичення в поверхневій частині земної кори вивітрювання - в ґрунтових горизонтах - специфічної органічної речовини - гумусу і пов'язаної з ним енергії. Процеси біогенного накопичення, трансформації і перерозподілу енергії, що надходить на Землю від Сонця, відбуваються в ґрунті безперервно. Потенційна біогенна енергія скупчується переважно у вигляді коренів рослин, біомаси мікроорганізмів і гумусу. Ґрунт є регулятором живих організмів, виконує функції створення і збереження біологічної різноманітності. Як середовище існування багатьох організмів, він обмежує діяльність одних і сприяє активності інших.

Наприклад, чорноземні ґрунти характеризуються великою чисельністю мікробного заселення, мають високу родючість і більшу стійкість до несприятливих чинників середовища. Дерново-підзолисті, й особливо підзолисті ґрунти легкого гранулометричного складу різняться низькими родючістю і забезпеченістю ґрунтовими мікроорганізмами, поганими фізико-хімічними властивостями і малою стійкістю до різних токсикантів.

Центральне місце в біосфері належить біохімічним циклам вуглецю, води, кисню, азоту і фосфору. Вони зазнали найбільшої трансформації при формуванні техносфери й агросфери, тому їх вивчення - важливе завдання агроекології. Колообіг вуглецю ґрунтується на значному (0,03 %) його вмісті в атмосферному повітрі (у вигляді вуглекислого газу СО₂ в атмосфері утримується близько 700 млрд т вуглецю). Цей цикл ініціюється фотосинтезом та диханням. На суходолі він починається із засвоєння вуглекислого газу рослинами в процесі фотосинтезу зі створенням органічної речовини і побічним виділенням кисню. Обидва процеси йдуть настільки інтенсивно, що на частку вуглецю припадає до 40 - 50 % загальної маси організмів рослин і тварин. З решток відмерлих рослинних і тваринних організмів утворюється гумус. Щорічно зелені рослини (автотрофи) використовують до 300 млрд. т вуглекислого газу з атмосфери, що збігається із сумарним надходженням цього газу в атмосферу від різних джерел (промисловість, енергетика, транспорт та ін.). Частина зв'язаного вуглецю виділяється під час дихання рослин і тварин у складі вуглекислого газу. Ґрунтові гриби залежно від швидкості росту продукують від 200 до 2000 см³ СО₂ на 1 г сухої маси. Чимало вуглекислого газу виділяють бактерії, які в перерахунку на живу масу дихають у 200 разів інтенсивніше за людину. Цей газ є продуктом дихання численних живих організмів та коренів рослин.

У результаті розкладання органічних речовин чорноземів степу і лісостепу виділяється близько 15 т/га, сухого степу - 2,0 - 2,5, лісів помірного клімату - 7 - 8 т/га СО₂. Мікроорганізми розкладають відмерлі рештки рослин і тварин, внаслідок чого вуглець органічної речовини окиснюється до вуглекислого газу і потрапляє в атмосферу. За рік у процесі розкладання органічної речовини вивільняється 48 млрд. т СО₂; надходить у ґрунт і консервується в багаторічних фітоценозах - 10 млрд т; відкладається в осадовій товщі літосфери - 1 млрд. т; вивільняється внаслідок спалювання горючих копалин - 4 млрд. т СО₂.

В умовах техносфери нині антропогенне надходження вуглекислого газу в атмосферу на 6 - 8 % перевищує природне. Це пов'язано в основному з вирубуванням лісів та заміною їх на менш продуктивні агроценози, а не тільки з промисловими викидами і збільшеними обсягами використання палива.

Колообіг вуглекислого газу здійснюється й у водному середовищі, але тут він складніший порівняно з континентальним, оскільки повернення цього елемента у формі СО₂ залежить від надходження кисню у верхні шари води як з атмосфери, так і з глибини водойми. Між суходолом і Світовим океаном постійно відбуваються процеси міграції вуглекислого газу, в яких переважає винесення його у формі карбонатних і органічних сполук із суходолу в океан. З океану в атмосферу повертається незначна кількість СО₂.

Дата добавления: 2014-01-06