- •Біосфера. Основні поняття та складові біосфери
- •Кругообіг вуглецю
- •Забруднення навколишнього середовища
- •3. Екологічні проблеми компонентів біосфери
- •3.1 Екологічні проблеми повітряного середовища та його охорона
- •Парниковий ефект
- •Озонова “діра”
- •Кислотні опади
- •3.2. Екологічні проблеми водного середовища і його охорона
- •Типи забруднення поверхневих і підземних вод
- •3.3. Екологічні проблеми літосфери
- •Ерозія ґрунту і заходи боротьби з нею
Кругообіг вуглецю
Фотосинтез. Особливо велика роль в кругообігу речовин у природі зелених рослин. Зелені рослини будують органічні речовини із вуглекислого газу та води за рахунок енергії сонячних променів. З допомогою зеленого пігменту хлорофілу зелені рослини синтезують вуглеводи, які потім перетворюються у різні органічні речовини аж до самих складних – білків. Утворення зеленими рослинами органічних речовин на світлі з вуглекислоти та води називається фотосинтезом.
Основна реакція фотосинтезу виражається такою формулою:
6СО2 + 6Н2О+674ккалС6Н12О6+6О2
Використовуючи вуглекислий газ повітря, води або ґрунту, зелені рослини накопичують органічні речовини і одночасно як би зберігають у собі на довгий час сонячну енергію, заново вивільнюючи її при згоранні та гнитті або передаючи її іншим організмам за ланками трофічного ланцюга.
Хемосинтез. Фотосинтез є основним і дуже важливим, але не єдиним процесом, при якому проходить синтез органічних речовин. Крім зелених рослин існують організми, яким властивий синтез органічних речовин із мінеральних елементів і які для цього використовують енергію окислення різних неорганічних сполук. Цей процес отримав назву хемосинтезу. Він властивий для бактерій, у яких хлорофіл відсутній. Характерним представником цієї групи організмів є Nitrobacter, який окислює аміак до солей азотної та азотистої кислот.
Кругообіг вуглецю. Продуценти засвоюють вуглець, будуючи із нього органічні речовини. У подальшому вуглець може мігрувати із одного організму до іншого по трофічному ланцюгу.
Якщо заміряти вміст двоокисі вуглецю у лісі на різній висоті над поверхнею ґрунту, то можна побачити, що концентрація СО2 на протязі доби змінюється. Середній вміст діоксиду вуглецю у повітрі має величину 320 млн-1 (0,03%). Ранком концентрація діоксиду вуглецю різко знижується з початком фотосинтезу (на 10…15 мільйонних часток менше середньодобового вмісту). Після заходу сонця концентрація двоокисі вуглецю збільшується до 400 млн.-1 і більше.
Фітопланктон океану споживає за рік до 40 млрд. т вуглецю у формі двоокисі, тобто приблизно стільки же, як і наземна рослинність. Вуглекислий газ і кисень розчинені у воді, тому кругообіг вуглецю цілком автономний: виділений кисень засвоюється морськими тваринами, а після їх загибелі двоокис вуглецю – продукт розкладання – повертається у розчин.
Вуглець, фіксований у процесі фотосинтезу на суші, рано або пізно повертається в атмосферу при розкладанні мертвих органічних речовин. Листки та інші органічні залишки падають на землю і окислюються в ґрунті завдяки багатьом складним процесам. Швидкість окислення вимірюється десятками років у тропіках і сторіччями у північних лісах.
Ліси не тільки основний споживач вуглецю на суші, але й головний резервуар біологічно зв’язаного вуглецю (не рахуючи горючих копалин, які випадають із кругообігу, хоча частина накопиченого у них вуглецю людина повертає у повітря, спалюючи їх). В лісах утримується 400…500 млрд. т вуглецю, тобто приблизно дві третини його атмосферного запасу (700 млрд. т).
Людина значно змінює геохімічний кругообіг вуглецю. У першу чергу за рахунок спалення горючих копалин. Крім того великі площі лісів були розчищені й відведені під сільськогосподарські культури. В таких районах значно змінився характер ґрунтового дихання, а це значно змінило би вміст вуглекислого газу в атмосфері, коли б не відбувалось спалення горючих копалин. Динамічна рівновага між головними резервуарами вуглецю – біосферою, атмосферою, гідросферою та ґрунтом – порушена і можна сказати, що зараз система знаходиться у перехідному періоді.