Круговорот углерода

Биотический является составной частью большого круговорота в связи с жизнедеятельностью организмов. Углекислота, или СО2, находящаяся в атмосфере (23, 5-1011 т) или в растворенном состоянии в воде, служит сырьем для фотосинтеза растений и переработки углерода в органическое вещество живых существ, т. е. в процессе фотосинтеза превращается в сахара, затем преобразуется в протеины, липиды и т. д. Эти вещества служат углеводным питанием животным и наземным растениям, т. е. поступают в распоряжение консументов разных уровней, а далее – редуцентов.

При дыхании организмов СО2 возвращается в атмосферу. Определенная часть углерода накапливается в виде мертвой органики и переходит в ископаемое состояние. Когда наступает смерть, то сапрофаги и биоредуценты двух типов разлагают и минерализуют трупы, образуя цепи питания, в конце которых углерод нередко поступает в круговорот в форме углекислоты (“почвенное дыхание”).

Животные-сапрофаги и сапрофатические микроорганизмы, обитающие в почве, превращают накопившиеся в ней остатки в новое образование органической материи, более или менее мощный слой коричневой или черной массы – гумус.

Иногда из-за недостатка воздуха или высокой кислотности цепь бывает неполной или короткой, т. е. органические остатки накапливаются в виде торфа, образуя торфяные болота. В некоторых болотах слой торфа достигает мощности 20 м и более. Здесь и приостанавливается природный (биологический) круговорот. Залежи каменного угля или торфа – продукт процессов фотосинтеза растений прошлых геологических эпох.

Однако солнечную энергию, аккумулированную в ископаемом топливе, человек интенсивно высвобождает при сжигании топлива, при этом СО2 поступает в атмосферу.

Основная масса углерода биосферы аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана (известняки и кораллы): 1, 3-1016 т, кристаллических породах – 1, 0-1016 т. В каменном угле и нефти – 3, 4-1015 т. Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается количеством углерода, содержащегося в растительных (5-1011 т) и животных (5-109 т) тканях. Однако в настоящее время человек интенсивно замыкает на себя круговорот веществ, в том числе и углерода.

Так, например, подсчитано, что суммарная биомасса всех домашних животных уже превышает биомассу всех диких наземных животных. Площади культурных растений приближаются к площади естественных биогеоценозов, и многие культурные растения экосистемы по своей продуктивности значительно превосходят природные.

С другой стороны, поступление диоксида углерода в атмосферу в результате сжигания энергоносителей ведет к глобальным нарушениям в биосфере – нарушению теплового баланса. За последнее столетие содержание СО2 увеличилось на 10%, причем основной прирост произошел в последние десятилетия.

В атмосфере задерживается около половины всего “антропогенного” СО2, остальное поглощается Мировым океаном. Считается, что экосистемы (наземные) ассимилируют около 12% СО2, общее время его переноса – 8 лет.

В пособии Н. М. Кузьменко, Е. А. Стрельцова и А. И. Кумачева “Экология на уроках химии” отмечается, что еще в 1962 году климатолог и метеоролог М. И. Будыко предостерегал, что сжигание огромного количества топлива неизбежно приведет к возрастанию в атмосфере СО2. Так, в 1956 г. содержание СО2 было 0, 028%, в 1985 г. – 0, 034%, а в 1989 г. составило 0, 035%. Следовательно, за 33 года содержание СО2 возросло на 25% от первоначальной величины.

По прогнозам, к середине XXI века содержание СО2 в атмосфере удвоится.

Накопление СО2 в атмосфере во всем мире связывается сейчас с так называемым “парниковым эффектом” (этому способствует также накопление СН4, СFCl2, N2О). Диоксид углерода не поглощает видимую и ближнюю УФ-области солнечной радиации, а с другой стороны, ИК-излучение Земли поглощается СО2 в атмосфере, не пропускается в космос.

Задерживание тепла вблизи поверхности Земли – процесс очень важный для поддержания жизни на Земле, иначе средняя температура была бы на 33оС ниже существующей. Но перспективы быстрого повышения tоС Земли очень опасны, так как приведут к повышению уровня Мирового океана. Многие климатологии рассматривают длительную жару 1988 г. в Северном полушарии последствиями “парникового эффекта”.


Зараз ви читаєте: Круговорот углерода