Круговорот углерода. Принципы и значение

В биосфере нашей планеты происходит множество сложных процессов, вызванных жизнедеятельностью организмов, воздействием человека и эволюционными изменениями, происходящими в толще недр и в глубинах океанов. Основным из них является круговорот углерода. Без него невозможна жизнь на Земле.

Видео: Круговорот углерода

По большому счету, круговорот углерода представляет собой глобальный механизм, отвечающий за усвоение и выделение в атмосферу углекислого газа. Усвоение углерода всем нам известно в качестве фотосинтеза, и за эту часть отвечают растения. Выделение/возвращение углекислоты происходит посредством ее выдыхания живыми организмами, работы промышленных предприятий и процессов разложения

Схема круговорота углерода позволит более полно представить этот процесс, состоящий из двух этапов:

Видео: атом углерода

• Усвоение углекислого газа (CO₂) растениями, микроскопическими живыми организмами и последующее преобразование его в более сложные основные химические соединения (жиры, углеводы, белки).
• Возвращение углекислоты в атмосферу посредством дыхания живых существ и иными путями.

Видео: Круговорот кислорода

Однако круговорот углерода представляет более сложный процесс. Так, после смерти организмов часть из них перерабатывается бактериями и действительно возвращается в атмосферу за довольно короткий срок. Но часть останков превращается в мертвую органическую массу.

Именно эти останки органики через несколько сотен лет будут преобразованы, и в итоге превратятся в уголь, нефть или торф. Данные ископаемые будут использованы человеком в различных целях, и углерод из них будет возвращен в атмосферу.

Отдельно хочется остановиться на процессе возвращения CO₂ в круговорот углерода.

Жиры. Расщепление жиров различного происхождения возможно благодаря участию в этом процессе микроорганизмов, обладающих ферментами, направленными на расщепление этого соединения. В результате образуется глицерин и высшие кислоты жирового ряда. Глицерин распадается на пировиноградную кислоту (ПВК). Она, в зависимости от условий, превратится в воду, кислоту или спирт, а в воздух будет выделена молекула углерода.

Углеводы. Эти вещества являются основными носителями клетчатки, которая усваивается и перерабатывается лишь некоторыми микроорганизмами. В процессе ее переработки образуется глюкоза, которую окисляют практически все виды грибков и бактерий. В результате глюкоза будет расщеплена на воду и углекислый газ. Это – не единственный вариант. Процесс окисления может привести к образованию метана, но с обязательным выделением углерода.

В связи с тем, что все процессы неодинаковы по срокам своего протекания, выделяют два типа круговорота данного вещества в биосфере:

• Геологический (формирование полезных ископаемых) – может исчисляться тысячами и миллионами лет.
• Биологический (смерть и разложение растений и животных) – очень активный процесс, который может занимать от нескольких дней до нескольких лет.

Безусловно, представленное здесь описание является весьма поверхностным и не отражает всей сути химических и иных процессов, благодаря которым на планете поддерживается круговорот углерода.