69. Круговорот углерода и со2

Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. По распространенности во Вселенной углерод занимает третье место (после водорода и гелия). Его роль в возникновении жизни на Земле огромна. Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферной двуокиси углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся в процессе фотосинтеза углеводов используется самими растениями для получения энергии, другая часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане. Рассмотрим все эти процессы более подробно и аргументировано.

Предполагается, что при образовании земной коры часть углерода вошла в состав ее глубинных слоев, а другая часть была удержана атмосферой в виде СО. При понижении температуры протекает реакция

Н₂О (пар) + СО = Н₂ + СО₂ + 41,868 кДж. (4.1)

Поэтому ко времени появления на Земле жидкой воды углерод должен был находиться в виде СО₂. На рис. представлен биогеохимический цикл углерода.

По направлению 1 растения постоянно извлекают углекислый газ из атмосферы и через пищевые связи передают животным (направление 2). Линии 3,4 показывают, что дыхание животных, растений, тление их остатков постоянно возвращают углерод атмосфере и водам океана в виде СО₂. Линия 5 отражает частичный вывод углерода из кругооборота за счет минерализации растений, линия 6 - аналогичный процесс за счет минерализации животных. Согласно направлению 7 происходит еще более мощный вывод углерода из кругооборота за счет неорганического процесса выветривания горных пород.

При выветривании металлы под действием СО₂ атмосферы переходят в карбонаты, затем водой вымываются и попадают в океан. За год связывается около 2 млрд т углерода. Линия 8 отражает частичный возврат углерода в круговорот за счет природных процессов - извержений вулканов, газовых источников, действия образующейся при грозах НNОз на известняк и т.п. В природе наблюдается тенденция к уменьшению содержания СO₂ в атмосфере.

Однако реально природные процессы протекают в условиях антропогенного воздействия. Оно проявляется в изменении площади зеленых насаждений, возвращении углерода из биологических тупиков при сжигании топлива и т. д. Влияние человека на природный круговорот углерода можно представить схемой (рис. 4.5).

Повышение содержания СO₂ в атмосфере в свою очередь обусловливает экологические проблемы, в частности, «парниковый эффект», при котором тепловое излучение Земли поглощается атмосферой.