Ciklus ugljika u prirodi. Ciklus ugljika u prirodi

Postoji nekoliko kemijskih elemenata na Zemlji, bez kojih bi život bio nemoguć. Jedan od njih je ugljik. Sadrži se u svakoj organskoj molekuli i djeluje kao baza za izgradnju. Ciklus ugljika u prirodi je kontinuirani proces međusobnog prijelaza iz organskog u anorgansko stanje, koji osigurava vitalnu aktivnost svih organizama.

Osnovni princip prirodnog ciklusa

Svi spojevi na Zemlji podijeljeni su u dvije klase: organske i anorganske. Prvi je posljedica vitalne aktivnosti živih organizama. Potonji se mogu pojaviti bez živih oblika zbog kemijskih reakcija.

Prijelaz iz jednog stanja u drugo naziva se "cirkulacija tvari". Karbon u ovom sustavu zauzima vodeće mjesto.

U atmosferi, vodi i tlu postoje anorganski spojevi koje apsorbiraju živi organizmi. Najčešće su to biljke, protozoe i gljive. Oni tvore nove organski spojevi koje apsorbiraju više životinje. Nakon njihove smrti, mikroorganizmi ponovno obrađuju spojeve s ugljikom u anorganske. Tako se općenito može opisati ciklus ugljika u biosferi. Ali ovdje ima mnogo privatnih nijansi.

Fotosinteza i disanje

Najčešće se ugljik u prirodi nalazi u obliku ugljičnog dioksida. Nastaje zbog procesa disanja i spaljivanja. To je u obliku plinova koje je biljkama najlakše asimilirati. Tijekom tisućljeća postojanja, flora je naučila prerađivati ​​ugljični dioksid u organske spojeve. Uz pomoć klorofila u lišću u prisutnosti sunčeve svjetlosti dolazi do složene kemijske reakcije. Kao rezultat dobivaju se kisik, mono- i polikarbohidrati. Samo ime sugerira da sastav tih tvari uključuje ugljikohidrate.

Te biljke mogu disati kada sunčeva svjetlost nije dovoljna. U procesu ovog fenomena, kisik se troši i formira ugljični dioksid. Tako se događa najjednostavniji ciklus ugljika u prirodi. Ali to je samo primjer biljaka. Tu su i mikroorganizmi, gljive i životinje, koje su također uključene u kretanje razmatranog elementa u biosferi.

Mikroorganizmi i ciklus ugljika u ekosustavu

Najmanji organizmi na Zemlji mogu se sigurno nazvati početkom i krajem prehrambenog lanca. Zahvaljujući njima mnogi organski spojevi dolaze do viših biljaka i životinja.

Umirući i prestajući djelovati, živi organizmi padaju u tlo ili na dno oceana. Oni bi ostali tamo da nije bilo bakterija i protozoa, počelo je reciklirati organske spojeve, emitirajući ugljični dioksid ili stvaranje složeni ugljikohidrati jednostavnije. Novi spojevi se koriste za hranjenje živih organizama, odnosno, ugljik započinje novi krug pokreta u prirodi.

Ne trebaju sve bakterije kisik kako bi razgradile organske molekule. Neki od njih obavljaju izvrstan posao sa zadatkom i bez njega.

Zahvaljujući mikroorganizmima, ciklus ugljika u prirodi javlja se u obliku simbioze. Na primjer, vlakna su složeni ugljikohidrati koji se nalaze u svim biljkama. Životinja životinje ne može se podijeliti i asimilirati. No, artiodaktili su naučili postojati u simbiozi s nekim bakterijama. Potonji se nalaze u želucu životinje i razgrađuju celulozu na jednostavnije ugljikohidrate, koje zatim tijelo kopita lako apsorbira.

Kretanje ugljika na kopnu

Atmosfera sadrži oko 0,33% ugljičnog dioksida. To je više nego dovoljno za asimilaciju zelenih biljaka. Na kopnu počinje ciklus ugljika u prirodi.

Biljke su početni korak u prehrambenom lancu. Pojedu ih biljojedi, koji u pravilu postaju žrtve predatora. Nakon smrti posljednjeg organska tvar ulaze u tlo gdje ih obrađuju insekti i mikroorganizmi. Procesi njihove vitalne aktivnosti najčešće izlučuju anorganske spojeve. Organska tvar koja se apsorbira može biti i hrana za životinje koje su veće u prehrambenom lancu.

Vrlo rijetko se u ovom obliku organske tvari dugo čuvaju. Znamo ih kao minerale: treset, ugljen, ulje, metan. Ugljični dioksid iz tih spojeva oslobađa se tijekom izgaranja, što osigurava ciklus ugljika u prirodi.

Ciklus ugljika u vodi

Ocean je također medij u kojem se ciklus ugljika javlja u biosferi. Ali ovdje je proces malo složeniji. Stvar je u tome da je ugljični dioksid slabo topljiv u vodi, pa je njegova asimilacija malo teška. U gornjim slojevima oceana uvijek postoji plankton koji reciklira ugljični dioksid. Ovo je početak hranidbenog lanca u vodi. Onda sve ide na isti način kao i na kopnu. Viši organizmi jedu niže. Kao rezultat toga, oni umiru, potonu na dno, gdje ih obrađuju drugi mikroorganizmi.

U nekim slučajevima, ciklus ugljika u prirodi može se miješati na kopnu i na moru. Ali takvi pokreti nisu tako česti fenomen koji bi se trebao razmatrati odvojeno. Imajte samo nekoliko životinja koje žive u oba elementa.

Ljudska aktivnost

Iznad smo pregledali klasični opis ciklusa ugljika u prirodi. Ali taj proces uključuje osobu koja je davno otišla izvan granica životne aktivnosti životinje. Počeo je obnavljati prirodu za vlastite potrebe, koristeći svoje resurse.

Zbog osobe, količina zelenog prostora koji se prerađuje od anorganskog ugljičnog dioksida u organske ugljikohidrate smanjuje se godišnje. U isto vrijeme gori minerale, povećavajući koncentraciju ugljičnog dioksida u atmosferi. To dovodi do neravnoteže u cirkulaciji tvari. Nastavak uspostavljene strategije djelovanja može biti uzrok stvarne ekološke katastrofe.

Učinak staklenika

Ugljični dioksid u atmosferi uzrokuje neobičnu pojavu učinak staklenika. Ona drži toplinsku energiju blizu površine planeta. Povećanje prosječne temperature zraka za pola stupnja uzrokovat će taljenje ledenih kapica.

Nakon toga, područje Svjetskog oceana će se povećati, znatan broj životinja i biljaka će propasti. Postupno će se smanjiti koncentracija ugljičnog dioksida u atmosferskom zraku, voda će se opet zamrznuti na polovima.

Dakle, ekosustav se „ponovno pokreće“ kako bi normalizirao optimalni ciklus ugljika.

postoci

Milijunima godina postojanja Zemlje pojavile su se i nestale mnoge vrste živih organizama. Svi su oni nekako utjecali na ciklus ugljika u prirodi. Tijekom godina, 6000000000000 tona ovog elementa se nakupilo u organskim spojevima. To uključuje i žive organizme i fosilne ugljične tvari.

Prema znanstvenicima, to je oko 1/5 ukupnog ugljika na planetu. Ako se nije pojavila njegova cirkulacija, tada život na Zemlji ne bi bio moguć.

Kao rezultat tog procesa, živi organizmi akumuliraju oko 400 milijardi tona ugljika, koji se djelomično vraća u neživu prirodu. Ostatak nastavlja cirkulirati unutar živog svijeta, podržavajući postojanje tih organizama.

Uloga ugljikovih spojeva u prirodi

Znanstvenici već dugo cijene koliko je velika vrijednost ugljika u prirodi. To su bile njegove prve veze s vremenom koje je potaknulo život na planeti. Danas je to glavni graditelj svih živih molekula.

Prvi u ovom popisu - ugljikohidrati. Nastaju procesom fotosinteze. Oni igraju ulogu vrste građevinskog materijala za biljke i izvor energije za životinje. Znanost poznaje jedan ne-biljni ugljikohidrat - glikogen. Nastaje u jetri sisavaca i djeluje kao rezervni izvor energije.

U životinja se ugljikohidrati razgrađuju u vodu i energiju, ali mogu biti osnova za sintezu masti. To je vrsta životinjskog akumulatora, koji se akumulira za buduću uporabu, kada osjetite nedostatak energije. Također je toplinska izolacija za životinje koje žive u hladnim klimatskim uvjetima.

Temelj životinjskih stanica je protein. To je najveća molekula na Zemlji, koja se sastoji od lanca aminokiselina. Ugljik je također građevni materijal za potonje, stoga je vrlo teško precijeniti ulogu tog elementa za život na našem planetu.