Краткое описание круговорота углерода в природе

Жизнь на Земле состоит из непрекращающихся циклов различных элементов, циркулирующих между биологическими организмами и земными оболочками (литосфера, атмосфера и гидросфера).

Оглавление:

• Биосферный процесс
• Геохимический цикл
• Влияние цивилизации
• Мировые запасы

Жизнь на Земле состоит из непрекращающихся циклов различных элементов, циркулирующих между биологическими организмами и земными оболочками (литосфера, атмосфера и гидросфера).

Наиболее важным процессом, обеспечивающим жизнедеятельность всех живых существ, является круговорот углерода в природе. Реферат по этой теме охватывает краткое описание факторов, влияющих на взаимодействие всех соединений.

Основные принципы

Химический элемент углерод (карбонеум) занимает шестую позицию в таблице Дмитрия Менделеева. Распространённость углерода объясняется его постоянной валентностью, которая равна четырём атомам. Благодаря этому образуется связь с другими химическими элементами. Все молекулы, из которых состоит любой организм, имеют в своей основе углеродный скелет. Любые соединения, существующие на земле, представлены двумя классами:

• органическими — они появляются в результате жизнедеятельности всех живых существ;
• неорганическими — причиной их возникновения могут быть химические реакции.

Преобразование одного соединения в другое называется круговорот веществ в природе. Схема представляет собой движение атомов основных элементов, таких как фтор, кислород, азот и другие. Однако лидирующую позицию в цикле занимает углерод.

Значительная часть карбонеума, находящаяся в газообразном состоянии, попадает в атмосферу. При соединении с кислородом образуется углекислый газ, а также метан и угарный газ. Зная основные принципы, можно кратко описать круговорот углерода в природе.

Биосферный процесс

Цикл, в который вовлекаются животный и растительный мир, выглядит как перемещение химических веществ через пищевую цепь любого живого организма. Это биологический круговорот углерода в природе, схема и рисунок которого представляет следующую упрощённую последовательность:

• фотосинтез растений с поглощением углекислого газа и выделением кислорода;
• переработка погибшей флоры другими организмами (грибами, гнилостными бактериями). Если органические остатки попадают в почву, они преобразуются в полезные ресурсы (уголь, торф);
• поедание растений травоядной фауной, которая становится пищей для хищников. Углерод возвращается атмосферу во время дыхания живых организмов либо при разложении после их гибели.

Важную роль в непрерывном обороте углерода играет Мировой океан. Растворённый C в гидросфере находится в приповерхностном слое, глубоких водах и придонных морских осадках. Углекислота на начальном этапе поглощается планктоном, который становится пищей для высших обитателей морской стихии. Погибшие организмы оказываются на дне, где в процесс переработки включаются микроорганизмы. Количество углерода в океане в 100 раз выше, чем в атмосфере.

Углекислый газ — это конечный продукт метаболизма. Его образует полный распад различных аминокислот, белков, углеводов. При дыхании кислород усваивается организмом, CO2 выводится через дыхательные пути.

После попадания газа в атмосферу процесс кругооборота повторяется. Углеродный оборот в биосфере происходит с участием солнечной энергии, без которой жизнь была бы невозможна.

Геохимический цикл

Оборот углерода, происходящий без участия биологических организмов, называется геохимическим круговоротом. Особенности этого цикла заключаются в продолжительных по времени изменениях и в природных катаклизмах. Особенно мощное воздействие на цикл оказывает вулканическая деятельность планеты. Во время извержения вулканов образуется CO2 и вода, часть которых попадает в осадочные породы, постепенно перерождаясь в известняки.

Климатические изменения также оказывают влияние на углеродный круговорот, сообщение о котором входят в доклад по этой теме.

В недрах земли находятся аллотропные углероды (нефть, уголь, графит, карбид, алмазы). В случае нахождения элемента в глубине грунта, он не попадает в атмосферу и временно теряется из неё. Высвобождение C из почвы происходит в результате горения метана, нефти или торфа. Так возобновляется оборот элемента в природе.

Значение элемента

В процессе многолетних исследований учёными было установлено, что для существования жизни отдельных организмов и планеты в целом углерод имеет решающее значение.

Кратко охарактеризовать роль элемента можно с помощью следующих данных:

• участие в синтезе веществ;
• процессе дыхания;
• в энергетическом обмене;
• присутствие в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК);
• содержание элемента в аденозинтрифосфате (АТФ) — универсальном источнике энергии.

Не менее высока роль C в промышленности и производстве. Он позволяет изготавливать материалы с высокой электропроводностью, а также непроводящую электричество продукцию. Аллотропные модификации углерода охватывают довольно широкий диапазон. Самые известные из них — графит и алмаз.

Влияние цивилизации

Хозяйственная деятельность человека оказывает существенное влияние на содержание углекислого газа в атмосфере, что вызывает дисбаланс углеродного оборота. Рост населения, освоение новых территорий приводит к вырубке лесных массивов.

Также с каждым годом всё больше сжигается топлива, в результате чего повышается концентрация CO2 в атмосфере.

Такая стратегия в дальнейшем неизбежно приведёт к экологической катастрофе и парниковому эффекту. Избыток тепловой энергии в нижних слоях атмосферы станет причиной роста температуры воздуха и таяния ледников. Повышение уровня воды в Мировом океане грозит затоплением обширных территорий суши и исчезновением многих видов флоры и фауны.

Мировые запасы

За время существования планеты Земля, на ней зарождались, вымирали и появлялись новые существа. За миллионы лет в природе накопились колоссальные запасы углерода, равные 6х10⁶ млрд тонн. В эту массу входят как ископаемые углеродсодержащие вещества, так и все живые организмы.

Круговое перемещение элемента позволяет накапливать примерно 400 миллиардов тонн C, часть которого остаётся в неорганических соединениях. Остаток непрерывно циркулирует в живой природе, давая ей возможность продолжать существование.