Круговорот углерода
Рис. Круговорот углерода в биосфере
Углерод является основным «строительным материалом» молекул органических соединений. Большинство наземных растений получают необходимый углерод, поглощая углекислый газ из атмосферы, концентрация которого там составляет 0,04%. Фитопланктон (микроскопические растения, плавающие в водных экосистемах) получают углерод их углекислого газ, растворенного в воде.
В процессе фотосинтеза растения – продуценты превращают углерод углекислого газа в углерод сложных органических соединений, например глюкозы:
углекислый газ + вода + солнечная энергия = глюкоза + кислород
Затем в процессе клеточного дыхания глюкоза и другие сложные органические соединения расщепляются и преобразуют углерод обратно в углекислый газ, для повторного использования продуцентами:
глюкоза + кислород = углекислый газ + вода + энергия
В круговороте углерода, а точнее наиболее подвижной его формы – углекислого газа, четко прослеживается трофическая цепь: продуценты (улавливают углерод из атмосферы при фотосинтезе), консументы (поглощают углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков), редуценты (возвращают углерод вновь в круговорот).
Углерод быстро циркулирует между атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Некоторая часть планетарного углерода на длительные периоды «связывается» в форме ископаемых видов топлива – каменного и бурого угля, нефти, природного газа, торфа, сланцев – процесс образования которых в литосфере длился миллионы лет. В таком виде углерод остается «связанным» до тех пор, пока не будет снова введен в атмосферу в форме углекислого газа, что происходит при добыче и сжигании минерального топлива.
Скорость оборота CO2 составляет порядка 300 лет (его полная замена в атмосфере).
Главный резервуар биологически связанного углерода – это леса, они содержат до 500 млрд. т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере.
Вмешательство человека в круговорот углерода резко возрастает, особенно начиная с 1950-х годов, в результате быстрого роста населения и использования ресурсов, и происходит оно в основном двумя способами:
Сведение лесов и другой растительности без достаточных лесовосстановительных работ, в связи с чем уменьшается общее количество растительности, способной поглощать углекислый газ.
Сжигание углеродсодержащих ископаемых видов топлива и древесины. Образующийся при этом углекислый газ попадает в атмосферу, постепенное возрастание содержания которого, вызывает так называемый «парниковый эффект».
Круговорот кислорода
Скорость круговорота кислорода – 2 000 лет (КАРТИНКА), за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество. Основной поставщик кислорода на Земле – зеленые растения. Ежегодно они производят на суше 53*10 в 9 степ. т кислорода, а в океанах – 414*10 в 9 степ. т.
Главный потребитель кислорода – животные, почвенные организмы и растения, использующие его в процессе дыхания. Процесс круговорота кислорода в биосфере весьма сложен, т.к. он содержится в очень многих хим. соединениях.
Подсчитано, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23% кислорода, который освобождается в процессе фотосинтеза.
Предполагается, что в ближайшее время весь продуцированный растениями кислород будет сгорать в топках, а следовательно, необходимо значительное усиление фотосинтеза и другие радикальные меры.