Cyklus uhlíku v přírodě. Cyklus uhlíku v přírodě

Na Zemi je několik chemických prvků, bez nichž by život nebyl možný. Jedním z nich je uhlík. Je obsažen v každé organické molekule a působí jako její stavební základna. Cyklus uhlíku v přírodě je kontinuální proces vzájemného přechodu od organického k anorganickému stavu, který zajišťuje životně důležitou činnost všech organismů.

Základní princip přirozeného cyklu

Všechny sloučeniny na zemi jsou rozděleny do dvou tříd: organické a anorganické. První je důsledkem životně důležité činnosti živých organismů. Ta může nastat kvůli chemickým reakcím bez živé formy.

Přechod z jednoho státu na druhý se nazývá "cirkulace látek". Uhlík v tomto systému zaujímá vedoucí pozici.

V atmosféře, vodě a půdě existují anorganické sloučeniny, které jsou absorbovány živými organismy. Nejčastěji to jsou rostliny, prvoky a houby. Formují nové organických sloučenin které jsou absorbovány vyššími zvířaty. Po jejich smrti mikroorganismy znovu zpracovávají sloučeniny s uhlíkem na anorganické. Takže obecně lze popisovat uhlíkový cyklus v biosféře. Ale zde je mnoho soukromých nuancí.

Fotosyntéza a dýchání

Nejčastěji se uhlík v přírodě nachází ve formě oxidu uhličitého. Vzniká díky procesům dýchání a pálení. Je to ve formě plynů, které je pro rostliny nejjednodušší asimilovat. Během tisíciletí existence se flora naučil zpracovávat oxid uhličitý na organické sloučeniny. Pomocí chlorofylu v listech v přítomnosti slunečního světla je složitá chemická reakce. Výsledkem je získání kyslíku, mono- a polykarbohydrátů. Samotný název naznačuje, že složení těchto látek zahrnuje sacharidy.

Ty rostliny mohou dýchat, když sluneční světlo nestačí. V procesu tohoto jevu se spotřebuje kyslík a vytváří se oxid uhličitý. Tak se děje nejjednodušší uhlíkový cyklus v přírodě. Ale to je jen příklad rostlin. Existují také mikroorganismy, houby a zvířata, které jsou také zahrnuty do pohybu uvažovaného prvku v biosféře.

Mikroorganismy a uhlíkový cyklus v ekosystému

Nejmenší organismy na Zemi mohou být bezpečně nazývány počátkem a koncem potravinového řetězce. Díky nim se mnoho organických sloučenin dostávají do vyšších rostlin a zvířat.

Když žijí a přestanou fungovat, živé organismy spadají do půdy nebo na dno oceánů. Bydleli tam, kdyby nebylo pro bakterie a protozoa, začaly recyklovat organické sloučeniny, vyvíjely oxid uhličitý nebo vyráběly komplexních sacharidů jednodušší. Nové sloučeniny se používají k krmiva živých organismů, resp. Uhlík začíná v přírodě nový kruh pohybu.

Ne všechny bakterie potřebují kyslík, aby rozložily organické molekuly. Někteří z nich mají vynikající práci s tímto úkolem a bez něj.

Díky mikroorganismu dochází v přírodě k uhlíkovému cyklu ve formě symbiózy. Například vlákno je komplexní sacharid, který se nachází ve všech rostlinách. Žaludek zvířete se nemůže rozštěpit a asimilovat. Ale artiodaktyly se naučily existovat v symbióze s některými bakteriemi. Ty se nacházejí v žaludku zvířete a rozkládají celulózu na jednodušší sacharidy, které jsou pak snadno absorbovány tělem kopytníků.

Uhlík na zemi

Atmosféra obsahuje asi 0,33% oxidu uhličitého. To je víc než dostatečné pro asimilaci zelených rostlin. Na půdě začíná uhlíkový cyklus v přírodě.

Rostliny jsou počátečním krokem potravinového řetězce. Jsou ježeni býložravci, kteří se zpravidla stávají oběťmi dravců. Po smrti posledního organické látky dostat se do půdy, kde jsou zpracovávány hmyzem a mikroorganismy. Procesy jejich životně důležité činnosti nejčastěji vylučují anorganické sloučeniny. Organická látka, která je absorbována, může být také potravina pro zvířata, která jsou v potravinovém řetězci vyšší.

Velmi vzácně se v této podobě zachovávají organické látky po dlouhou dobu. Známe je jako minerály: rašelina, uhlí, olej, metan. Oxid uhličitý z těchto sloučenin se uvolňuje během spalování, což zajišťuje uhlíkový cyklus v přírodě.

Uhlíkový cyklus ve vodě

Oceán je také médium, ve kterém se uhlíkový cyklus vyskytuje v biosféře. Ale tady proces je trochu komplikovanější. Věc je, že oxid uhličitý je ve vodě špatně rozpustný, takže jeho asimilace je trochu obtížná. V horních vrstvách oceánu je vždy plankton, který recykluje oxid uhličitý. To je začátek potravinového řetězce ve vodě. Pak vše probíhá stejně jako na zemi. Vyšší organismy jíst nižší. V důsledku toho zemřou, klesají na dno, kde jsou zpracovávány jinými mikroorganismy.

V některých případech může být uhlíkový cyklus v přírodě mísen na zemi i na moři. Ale takové pohyby nejsou tak častým fenoménem, ​​který je třeba považovat za samostatný. Stačí mít několik zvířat, které žijí v obou částech.

Lidská činnost

Dále jsme přezkoumali klasický popis uhlíkového cyklu v přírodě. Tento proces však zahrnuje člověka, který již dávno překročil hranice životních aktivit zvířete. Začal přestavovat přírodu pro své vlastní potřeby a využíval své zdroje.

Kvůli člověku se množství zeleného prostoru, které se zpracovává anorganickým oxidem uhličitým na organické sacharidy, každoročně snižuje. Současně spaluje minerály a zvyšuje koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře. To vede k nerovnováze v oběhu látky. Pokračování zavedené strategie činnosti může být příčinou skutečné ekologické katastrofy.

Skleníkový efekt

Oxid uhličitý v atmosféře způsobuje zvláštní skleníkový efekt. Má tepelnou energii blízko povrchu planety. Zvýšení průměrné teploty vzduchu o půl stupně způsobí tání ledových čepiček.

Následně se oblast Světového oceánu zvýší, značný počet zvířat a rostlin zanikne. Postupně se koncentrace oxidu uhličitého v atmosférickém vzduchu snižuje, voda opět zmrzne na pólech.

Ekosystém proto "restartuje" normalizaci optimálního uhlíkového cyklu.

Procenta

Za miliardy let existence Země se objevilo a zmizelo mnoho druhů živých organismů. Všechny z nich nějak ovlivnily uhlíkový cyklus v přírodě. V průběhu let se v organických sloučeninách nahromadilo 6000000 miliard tun tohoto prvku. To zahrnuje jak živé organismy, tak fosilní uhlíkové látky.

Podle vědců je to asi 1/5 veškerého uhlíku na planetě. Pokud by se jeho oběh nevyskytoval, časem by nebyl život na Zemi možný.

V důsledku tohoto procesu se živé organismy hromadí asi 400 miliard tun uhlíku, což je částečně vráceno do neživé povahy. Zbytek stále cirkuluje uvnitř živého světa a podporuje existenci těchto organismů.

Úloha uhlíkových sloučenin v přírodě

Vědci dlouho oceňují, jak velká je hodnota uhlíku v přírodě. Bylo to jeho první spojení s časem, které dalo vzniknout životu na planetě. Dnes je to hlavní stavební blok všech živých molekul.

První v tomto seznamu - sacharidy. Jsou tvořeny procesem fotosyntézy. Hrají roli druhů stavebních materiálů pro rostliny a zdrojem energie pro zvířata. Věda zná jeden glycerin bez rostlinného původu. Je tvořena v játrech savců a působí jako rezervní zdroj energie.

U živočichů se uhlohydráty rozpadají na vodu a energii, ale mohou být základem pro syntézu tuků. Jedná se o druh zvířecí baterie, která se hromadí pro budoucí použití, když cítíte nedostatek energie. Je to také tepelná izolace pro zvířata, která žijí v chladném klimatu.

Základ zvířecích buněk je bílkovina. Jedná se o největší molekulu na Zemi, která se skládá z řetězce aminokyselin. Uhlík je také stavebním materiálem pro druhé, proto je velmi obtížné přeceňovat roli tohoto prvku pro život na naší planetě.