Круговорот углерода в природе

Осознание содержания этого пункта позволяет:

объяснять круговорот углерода в природе, сущность «парникового эффекта»;

оценивать последствия «парникового эффекта».

Круговорот углерода в природе — это непрерывный процесс разрушения одних карбоновмисних веществ и образования других и составляющая большого круговорота веществ, связанного с жизнедеятельностью живых организмов (рис. 82, а).

Важнейшая роль в круговороте углерода принадлежит углекислому газу, который входит в состав атмосферы Земли. С воздуха он в значительных количествах поглощается наземными растениями и фитопланктоном Мирового океана. Процесс поглощения СО2, то есть фотосинтез, происходит в зеленых растениях только на свету. В результате этого образуются органические соединения, и в атмосферу выделяется кислород:

 

Ежегодно за счет фотосинтеза образуется до 80 млрд т органических соединений, выделяется 1 • 1011 т кислорода, поглощается 1,7 • 1021 кДж солнечной энергии, что в 10 раз превышает годовое потребление энергии в мире.

Из растений, которыми питаются животные, Карбон в составе органических веществ поступает в животные организмы, с пищевыми продуктами — в организм человека. Впоследствии вместе с продуктами жизнедеятельности он выводится в почву в виде органических остатков. Под действием микроорганизмов органические вещества разлагаются, часть их превращается в новое образование органической материи — гумус. Иногда из-за недостатка воздуха, высокой кислотности среды цепь становится неполным или коротким: органические остатки накапливаются в виде торфа. В некоторых торфяных болотах слой торфа достигает 20 м толщиной. На этом приостанавливается биологический круговорот углерода. Залежи каменного угля и торфа являются продуктами процессов фотосинтеза прошлых геологических эпох.

Углекислый газ из атмосферы поглощается также водами Мирового океана и взаимодействует с горными породами. Поэтому образуются известняки, доломиты и другие карбонаты, а в воде — гидрогенкарбонат. Но углекислый газ снова возвращается в атмосферу в результате извержения вулканов, расписания известняка, дыхания человека, животных, растений, процессов брожения и гниения и др..

Такое разнообразие процессов обеспечивает постоянный и сбалансированный круговорот углерода в природе: его попадает в атмосферу столько, сколько и расходуется. Углекислый газ у поверхности Земли задерживает теплоту, что важно для поддержания жизни на планете в целом. Иначе средняя температура была бы примерно на 30 ° С ниже существующей.

0днако на состояние природной круговорота углерода существенно влияет хозяйственная деятельность человека. Несмотря на то, что площади культурных растений, пользователей углекислого газа, приближаются к площади естественных биоценозов, из-за резкого увеличения сжигания различных видов топлива содержание углекислого газа в атмосфере растет, а содержание кислорода уменьшается. Так, за прошлый век содержание углекислого газа увеличилась на 10%. Это привело к повышению температуры воздуха на один градус и обусловило возникновение так называемого «парникового эффекта» — слой углекислого и других газов играет роль стекла в парнике.

Парниковый эффект — это повышение температуры в нижних слоях атмосферы Земли и ее поверхности вследствие накопления так называемых парниковых газов (в том числе и углекислого), что препятствует теплообмену с космическим пространством.

— Назовите газы, которые вместе с углекислым газом относятся к «парниковых».

Такое повышение температуры сопровождается глобальным потеплением на Земле, что приводит к таянию ледников Арктики и Антарктики, повышение уровня Мирового океана, затопление многих территорий. Начинается таяние вечной мерзлоты, вызывая заболачивание значительных площадей, выпадение обильных дождей, сказывается на развитии сельского хозяйства. Итак, сейчас проблема охраны окружающей среды, в том числе и воздуха, стоит очень остро, без ее решения человечество не сможет выжить. Для предотвращения и преодоления чрезмерного «парникового эффекта» существует много конкретных способов. Прежде всего — замена традиционных источников энергии нетрадиционными (энергия ветра, солнца, воды и т.д.) с привлечением современных достижений науки и техники.

Уже разработан опытный образец оборудования, в котором благодаря энергии солнца «расщепляются» молекулы углекислого газа на кислород и угарный газ (2C02 = 2C0 + 02). Наладка промышленного процесса позволит смягчить проблему «парникового эффекта», одновременно получить дешевые источники угарного газа. Кроме угарного газа можно будет добывать и кислород, поэтому в условиях массового применения этот процесс может стать конкурентом тропических лесов, которые называют «зелеными легкими» планеты.

Коротко о главном

Круговорот углерода — это постоянный и сбалансированный природный процесс разрушения одних карбоновмисних веществ и образования других. Атмосфера постоянно пополняется углекислым газом за счет жизнедеятельности растений, животных, процессов гниения, брожения, вулканических извержений и т.п.. Фотосинтез уменьшает запасы углекислого газа в атмосфере, превращая его в зеленых растениях на органические соединения, а они как продукты питания попадают в организмы животных и людей.

Хозяйственная деятельность человека нарушает равновесие в круговороте углерода: происходит накопление углекислого газа и уменьшение кислорода, что становится причиной «парникового эффекта».

Важным и действенным способом его предотвращения является замена традиционных карбоновмисних видов топлива нетрадиционными (альтернативными) источниками энергии.

Загрузка...
Мы в Google+