Биогеохимический цикл углерода

Из всех известных биогеохимических циклов наиболее интенсивным является круговорот углерода. Продолжительность одного цикла в этом случае − всего 300 лет.

Цепь из атомов углерода составляет основу всех органических веществ: белков, жиров, углеводов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности всех живых организмов.

Циркуляция углерода между живой и неживой природой происходит с высокой скоростью. Основными неорганическими соединениями углерода являются его оксиды (СО₂ и СО), а также карбонаты, составляющие карбонатные горные породы.

Наиболее подвижным соединением углерода в атмосфере, играющим большую роль в круговороте, является углекислый газ (СО₂).

На рис.5 приведен биогеохимический цикл углерода.

 

 

Рис.5 Биогеохимический цикл углерода

 

Основным резервом углерода являются запасы углеродсодержащих горных пород (карбонатов, доломитов и др.) на дне океана и в земной коре, а также ископаемые виды топлива. Резерв углерода в атмосфере значительно меньше, но он играет большую роль в круговороте из-за своей подвижности.

Углекислый газ атмосферы потребляется продуцентами в процессе фотосинтеза, с образованием органического вещества. Ежегодно растениями связывается около 46 млрд. тонн углерода. Часть его в процессе питания передается животным. При дыхании растений и животных углерод выделяется в виде углекислого газа, который опять поступает в атмосферу. Продукты жизнедеятельности растений и животных, а также мертвое органическое вещество, разлагается редуцентами с окислением углеродсодержащих соединений до углекислого газа. Эти процессы составляют биологический круговорот углерода.

Значительное количество углерода подвергается минерализации и связывается в виде ископаемых видов топлива (нефти, угля, природного газа, горючих сланцев). Кроме того, большое количество углерода входит с состава карбонатных отложений на дне океана − это углерод, поглощенный ранее морскими организмами в виде углекислого газа. Небольшое количество углерода возвращается в атмосферу при извержении вулканов.

Из-за сравнительно небольшого резервного фонда в атмосфере круговорот углерода более уязвим, чем круговороты кислорода и азота.

В последнее время содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно растет, что указывает на нарушение равновесных процессов в биосфере. Причиной этого является хозяйственная деятельность человека: большие выбросы углекислого газа при сжигании ископаемых видов топлива, сокращение площади лесов, загрязнение Мирового океана, а, следовательно, снижение интенсивности фотосинтеза − связывания углекислого газа. Повышение содержания в атмосфере углекислого газа является основной причиной «парникового эффекта» − увеличения средней температуры на планете.