Циклус угљеника у природи. Циклус угљеника у природи

На Земљи постоји неколико хемијских елемената, без којих би живот био немогућ. Један од њих је угљеник. Садржи се у сваком органском молекулу и служи као основа за изградњу. Циклус угљеника у природи је континуирани процес међусобног преласка из органског у неорганско стање, који осигурава виталну активност свих организама.

Основни принцип природног циклуса

Сва једињења на земљи су подељена у две класе: органска и неорганска. Први је посљедица виталне активности живих организама. Потоњи се могу појавити без живих облика због хемијских реакција.

Транзиција из једне државе у другу назива се "циркулација супстанци". Карбон у овом систему заузима водећу позицију.

У атмосфери, води и земљишту постоје неорганска једињења која апсорбују живи организми. Најчешће су то биљке, протозое и гљиве. Они формирају ново органска једињења које апсорбују више животиње. Након њихове смрти, микроорганизми поново обрађују једињења са угљеником у неоргански. Дакле, опћенито се може описати циклус угљика у биосфери. Али овде има много приватних нијанси.

Фотосинтеза и дисање

Најчешће се угљик у природи налази у облику угљичног диоксида. Настаје услед процеса дисања и печења. У облику гасова је најлакше да га биљке асимилирају. Током миленијума постојања, флора је научила да прерађује угљен диоксид у органска једињења. Уз помоћ хлорофила у лишћу у присуству сунчеве светлости долази до сложене хемијске реакције. Као резултат, добијају се кисеоник, моно- и поликарбохидрати. Само име сугерира да састав ових супстанци укључује угљикохидрате.

Те биљке могу да дишу када сунчева светлост није довољна. У процесу овог феномена, кисеоник се троши и формира угљен диоксид. Тако се најједноставнији циклус угљеника у природи дешава. Али ово је само пример биљака. Ту су и микроорганизми, гљивице и животиње, које су такође укључене у кретање разматраног елемента у биосфери.

Микроорганизми и циклус угљеника у екосистему

Најмањи организми на Земљи могу се сигурно назвати почетак и крај ланца исхране. Захваљујући њима, многа органска једињења стижу до виших биљака и животиња.

Умирући и престајући да функционише, живи организми падају у тло или дно океана. Они би тамо остали да није било бактерија и протозоа, почело је рециклирање органских једињења, емитовање угљен-диоксида или стварање сложени угљени хидрати више једноставно. Нова једињења се користе за исхрану живих организама, односно, карбон почиње нови круг кретања у природи.

Не требају све бактерије кисеоник да би разградиле органске молекуле. Неки од њих обављају одличан посао са задатком и без њега.

Захваљујући микроорганизмима, циклус угљеника у природи се јавља у облику симбиозе. На пример, влакна су сложени угљени хидрати који се налазе у свим биљкама. Желудац животиње не може да се раздвоји и асимилира. Али артиодактили су научили да постоје у симбиози са неким бактеријама. Потоњи се налазе у стомаку животиње и разграђују целулозу на једноставније угљене хидрате, који се затим лако апсорбују од стране копита.

Кретање угљеника на копну

Атмосфера садржи око 0,33% угљен диоксида. Ово је више него довољно за асимилацију зелених биљака. На земљишту, од њих почиње циклус угљика у природи.

Биљке су почетни корак у ланцу исхране. Једе их биљоједи, који по правилу постају жртве грабежљиваца. После смрти последњег органска материја улазе у тло где се обрађују од инсеката и микроорганизама. Процеси њихове виталне активности најчешће излучују неорганска једињења. Органска материја која се апсорбује може бити и храна за животиње које су веће у ланцу исхране.

Веома ретко се органске супстанце дуго чувају у овом облику. Ми их знамо као минерале: тресет, угаљ, уље, метан. Угљен диоксид из ових једињења се ослобађа у процесу сагоревања, што обезбеђује циклус угљеника у природи.

Циклус угљеника у води

Океан је такође медијум у којем се циклус угљеника јавља у биосфери. Али овде је процес мало компликованији. Ствар је у томе да је угљен диоксид слабо растворљив у води, тако да је његова асимилација мало тешка. У горњим слојевима океана увијек постоји планктон, који рециклира угљични диоксид. Ово је почетак ланца исхране у води. Онда све иде на исти начин као и на копну. Виши организми једу ниже. Као резултат тога, они умиру, потону на дно, где их обрађују други микроорганизми.

У неким случајевима, циклус угљеника у природи може се мешати на копну и на мору. Али такви покрети нису тако честа појава да би се могли посматрати одвојено. Имамо само неколико животиња које живе у оба елемента.

Људска активност

Горе смо прегледали класичан опис циклуса угљеника у природи. Али овај процес укључује особу која је давно отишла изван граница животне активности животиње. Почео је да обнавља природу за своје потребе, користећи своје ресурсе.

Због особе, количина зеленог простора који се прерађује неорганским угљичним диоксидом у органске угљикохидрате се смањује годишње. У исто време, сагорева минерале, повећавајући концентрацију угљен-диоксида у атмосфери. То доводи до неравнотеже у циркулацији супстанце. Наставак успостављене стратегије активности може бити узрок стварне еколошке катастрофе.

Ефекат стаклене баште

Угљен-диоксид у атмосфери изазива необичан ефекат стаклене баште. Она држи топлотну енергију близу површине планете. Повећање просјечне температуре зрака за пола ступња узроковат ће таљење ледених капа.

Након тога, подручје Светског океана ће се повећати, знатан број животиња и биљака ће пропасти. Постепено ће се смањити концентрација угљичног диоксида у атмосферском зраку, вода ће се поново замрзнути на половима.

Дакле, екосистем се „поново покреће“ да би нормализовао оптимални циклус угљеника.

Проценат

Током милијарди година Земљине егзистенције, појавиле су се и нестале многе врсте живих организама. Сви су некако утицали на карбонски циклус у природи. Током година, 6000000000000 тона овог елемента се накупило у органским једињењима. То укључује и живе организме и фосилне угљичне супстанце.

Према научницима, ово је око 1/5 укупног угљеника на планети. Ако се његова циркулација не догоди, тада живот на Земљи не би био могућ.

Као резултат овог процеса, живи организми акумулирају око 400 милијарди тона угљика, који се дјелимично враћа у неживу природу. Остатак наставља да циркулише унутар живог света, подржавајући постојање ових организама.

Улога једињења угљеника у природи

Научници су одавно ценили колико је велика вредност угљеника у природи. То су биле његове прве везе са временом које је довело до живота на планети. Данас је главни градитељ свих живих молекула.

Први у овој листи - угљени хидрати. Они се формирају процесом фотосинтезе. Они играју улогу врсте грађевинског материјала за биљке и извор енергије за животиње. Наука познаје један не-биљни угљени хидрат - гликоген. Формира се у јетри сисара и дјелује као резервни извор енергије.

Код животиња, угљени хидрати се разлажу у воду и енергију, али могу бити основа за синтезу масти. То је врста животињске батерије, која се акумулира за будућу употребу, када осећате недостатак енергије. То је и топлотна изолација за животиње које живе у хладним климама.

Основа животињских ћелија је протеин. То је највећи молекул на Земљи, који се састоји од ланца аминокиселина. Карбон је такође грађевински материјал за ове последње, па је веома тешко преценити улогу овог елемента за живот на нашој планети.