Кругообіг вуглецю в природі

Біосфера оболонку життя - область існування живої вещества.Весь її вуглець їм захоплений. Всі вуглецеві сполуки, що знаходяться іобразующіеся в ній, з ним якимось чином пов`язані. Все фреатіческіеуглеродістие мінерали, які потрапляють в неї в результаті геологічних процесів, відбуваються в своїй основі з живої речовини, представляють метаморфізованниепродукти вадозних мінералів, колись пов`язаних з життям.

CO₂ -єдиний ювенільний і фреатический мінерал вуглецю, проникає в большомколічестве в біосферу.

Важливо відзначити, що на земній поверхні існує велика колічествохіміческіх процесів, пов`язаних з синтезом вугільної кислоти. Ці процессинаходятся в очевидного зв`язку з живою речовиною, так як вони все утворюються подвліяніем вільного кисню.

Вільний кисень окисляє вуглецеву, навіть графітову, пил, большіеколічества вугільної кислоти утворюються в середовищі самого живого речовини подвліяніем процесів дихання.

Вуглеводні (головним чином метан), які, безсумнівно, приходять з глубокіхслоев земної кори, тільки частково ювенільного походження. Велика частина іхмасси утворюється в вадозних областях: такі гази боліт (біохімічний продукт) .Інші створюється в стратісфере, наприклад гази, що виділяються в каменноугольнихкопях.

Але таке пояснення, чи застосовно цілком до газових струменів вуглеводнів, величезна маса яких безперервно зараз виділяється бурінням і в меньшемколічестве Ізвеков виділяється в природних умовах.

Частина їх значною мірою генетично пов`язана з нафтовими месторожденіямі.Ето газова фаза нафт. Інша повинна бути ув`язана з розсіяним органіческімвеществом осадових порід, тобто значною мірою має складне походження, яке виражається схемою:

Морська життя морський мул осадові породи гази.

Перехід в гази повинен відбуватися в процесах біохімічного і безжізненногоізмененія в безкисневому середовищі.

Але все ж частина метану може бути пов`язана з магматичними осередками і являетсясоставной частиною глибоких підземних атмосфер складу H₂O-CH₄.

Генезис цих атмосфер повинен бути складний, і пари води і вуглеводні можуть битьразного походження.

Вуглецевий цикл

Життєвий цикл вуглецю

Життєвий цикл вуглецю - рівновага між вугільної кислотою і живим речовиною.

Відео: Знайомство з вуглецем і його неорганічними сполуками Вуглецевий цикл

Найбільш видатною рисою життєвого циклу є його неповна оборотність, так як він повертає навколишньому середовищу лише частина поглиненої життям угольнойкіслоти. Частина її атомів завжди затримується в життєвому циклі, другаявиделяется у вигляді вуглецевих біогенних мінералів. Цей останній углеродпокідает геохімічний цикл і повертається в нього іноді лише через геологіческідолгое час.

Головними групами таких біогенних вуглецевих мінералів є карбонатиізвесті, кам`яне вугілля, нафти і бітуми. Всі інші походять із них іліобразуют незначні в порівнянні з ними маси.

Життєвий цикл вуглецю

Кількості вуглецю, втрачені для життєвого циклу у вигляді карбонатів, кам`яного вугілля, нафти, відповідають лише незначної частини общегоорганіческого вуглецю. Жива речовина утримує вуглець в життєвому циклі. Етонаіболее характерна риса геохімії цього елементу.

Велика частина вугільної кислоти, поглинена організмами, завжди задержіваетсяжівим речовиною. Навіть коли вугільна кислота виділяється одними з етіхорганізмов, вона миттєво захоплюється іншими (наприклад, дихання грунту).

Цей факт був встановлений великим натуралістом К. М. фон Бером в 1838г. як законбережлівості природи по відношенню до живої речовини. К. М. фон Бер зауважив, чтопереход органічного вуглецю в вуглець неорганічний, тобто створення вадознихуглеродістих мінералів, відбувається з надзвичайною повільністю. Вуглець виходітіз життєвого циклу:

CO₂ жівоевещество, лише з великими труднощами і в малій кількості.

Але все ж він частиною залишає цикл, і цикл, таким чином, становітсянеобратімим. Це факт, що має величезне значення в історії Землі.

Біологічний круговорот атомів

Повсюдно в біосфері поряд з утворенням живої речовини і аккумуляціейенергіі протікає і протилежний процес - перетворення складних органіческіхсоедіненій в прості мінеральні CO₂,H₂O, NH₃ і т.д. Ця мінералізація йде і в самих рослинах, які при диханні окісляюторганіческіе речовини до CO₂ іH₂O. Набагато енергічнеемінералізуют органічні речовини тварини та ще більш енергійно -мікроорганізми.

Протилежні процеси освіти і руйнування органічних речовин вбіосфере не можуть існувати один без іншого, вони утворюють едінийбіологіческій круговорот атомів. Розглянемо цей кругообіг з точки зору трехізвестних нам критеріїв: перетворення речовини, енергії, накопичення інформації.

Тривалість окремих циклів біологічного кругообігу атомів оченьразлічна. Мало хто тижні живуть рослини-ефемери, що утворюють навесні пишний коверв пустелях Середньої Азії. І за цей час вони встигають накопичити органіческоевещество, яке на початку літа, після їх смерті, в грунті швидко розкладається доісходних продуктів - CO₂, H₂Oі т.д. Але вже в лісовому ландшафті частина атомів вуглецю, укладених в деревині, окислиться до CO₂ толькопосле смерті дерев, тобто через десятки або сотні років. Нарешті, есліорганіческое речовина буде поховано в осадових породах і перетвориться вугол, окислення якого відбудеться тільки через кілька геологіческіхперіодов, круговорот вуглецю розтягнеться на мільйони років.

Кругообіг вуглецю в біосфері (рис.1)

Кругообіг не замкнуті. Кожен новий цикл не є точним повтореніемпредидущего, природа не залишається незмінною. Ось характерний приклад. Представімсебе озеро в лісовій зоні з травами, що ростуть в прибережній смузі (осоки, очерету та ін.), Багате рибою. Після кожного річного циклу кругообігу частьатомов вуглецю, водню та інших елементів, укладених в органіческіхвеществах, не переходить в мінеральні сполуки, а захороняется на дні озера вформе органічного мулу - сапропелю. Поступово озеро міліє, нарешті, наступаетмомент, коли його улоговина повністю заростає травами і заполняетсяорганіческімі залишками, озеро перетворюється на болото. Така доля большінствалесних озер, історія багатьох боліт.

Можна сказати, що поступальний розвиток в біосфері здійснюється черезсістему круговоротов.

Відео: 04 Перетворення і круговорот води

У процесі мінералізації органічних речовин звільняється енергія, що була поглинена при фотосинтезі. Вона звільняється у вигляді тепла (згадаємо, наприклад, розігрівання і навіть самозаймання недостатньо висушеного сіна), ноглавним чином у вигляді хімічної енергії, носіями якої є пріродниеводи. Збагачуючись такими продуктами мінералізації, як CO₂,гумусові кислоти, NH₃, SO₂-₄,H₂S, води стають хіміческівисокоактівнимі, вони руйнують ( «вивітрюють») гірські породи. Таким чином, сенергетіческой точки зору біологічний круговорот атомів переводить енергіюсолнечних променів в інші види енергії, за рахунок яких в біосфері виполняетсябольшая робота. Особливо слід відзначити перетворення сонячної енергії вхіміческую енергію природних вод і газів.

Неважко переконатися також, що в ході біологічного кругообігу атомовпроісходіт передача інформації, створення нової інформації, її переробка ізахороненіе, тобто це також і інформаційний процес. Чим енергійніше протекаетбіологіческій круговорот атомів, тим більша кількість інформації при етомперерабативается.

Положення про кругообіг атомів вважається одним з основних законів геохіміібіосфери - законом біологічного кругообігу атомів, який зводиться донаступного - в біосфері атоми беруть участь в біологічних круговоротах, в ходекоторих вони поглинаються живою речовиною і заряджаються енергією, потім покідаютжівое речовина, віддаючи накопичену енергію в навколишнє середовище. За рахунок етойбіогенной енергії здійснюються багато хімічні реакції. Головними носітеляміенергіі є природні води. В результаті біологічного круговороту атомовпроісходіт зміна хімічного складу біосфери, саме поступальний развітіебіосфери здійснюється через систему кругообігів.

Кругообіг вуглецю в біосфері (рис.2)

т., в той час як зміст його в Світовому океані оцінюється в 1,3 10¹⁴ т.В літосфері у зв`язаному стані знаходиться 2 10¹⁷ т.углекіслого газу. Значна кількість вуглекислого газу міститься і в жівомвеществе біосфери (близько 1,5 10¹² т.), тобто. майже стільки, скільки у всій атмосфері. Вуглекислий газ атмосфери ігідросфери обмінюється і оновлюється живими організмами за 395 років.

1. Вернадський В. І. Біосфера. - М .: Думка, 1967.

2. Перельман А. І. Геохімія біосфери. - М .: Наука, 1973.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!
Увага, тільки СЬОГОДНІ!