не тільки під час вивержень вулканів як вважалося раніше, але і при дегазації надр, за рахунок, вже згадуваного газового дихання планети. Оскільки і тут вуглецеві запаси не безмежні, то вони, природно, повинні якось поповнюватися. І такий механізм поповнення справно діє й донині. Це затягування опадів океанічної кори в мантію при надвигания плит один на одного.
1.2 Вуглець в біосфері і грунті
Вуглець (С) - активний повітряний і водний мігрант, створюючий в біосфері безліч органічних і мінеральних сполук - вуглеводнів (СО 2 , СН 4 , C 2 H 4 , С 2 Н 6 , СО і ін) та їх похідних, карбонатів і гідрокарбонатів. Він є головним хімічним елементом органічної речовини. Вуглець в біосфері (педосферой) може перебувати в різних фазових станах (Твердому, рідкому, газоподібному), що утворюють динамічну систему, параметри якої визначаються природними та антропогенно-техногенними факторами. Вуглець в біосфері представлений найбільш рухомий формою СО 2 (діоксид вуглецю, або вуглекислий газ).
В історії Землі основним джерелом СО 2 є вулканічна діяльність, пов'язана з віковою дегазацією мантії і нижніх горизонтів земної кори. Кларковое, або середнє, вміст вуглекислого газу в атмосфері 0,03% і в даний час воно зростає, досягаючи 0,035%, в земній корі - 0,023, у грунтах - 2%; в біосфері: чистих вапняках - 12%, живу речовину - 18, деревині - 50, кам'яному вугіллі - 80, нафти - 85% по обсягом. У вугіллі, нафті, вапняках і інших породах міститься близько 3 х 10 16 т вуглецю, в атмосфері - 6 х 10 11 , водах океанів і морів - 4 х 10 13 , літосфері - 2 х 10 17 , педосферой (вуглець гумусу) - 1,5 х 10 12 т. Повний оборот вуглекислого газу атмосфери Землі через фотосинтез оцінюється в 300 років.
педосферой є одним з основних резервуарів діоксиду вуглецю в біосфері. Грунти беруть участь в балансі СО 2 , СН 4 , пов'язуючи їх в різних формах або, навпаки, сприяючи їх вивільненню в атмосферу, тобто грунтовий покрив відіграє велику роль в газово-атмосферному режимі планети. Основним джерелом СО 2 в атмосфері служить дихання грунту, що включає подих коренів, мікроорганізмів і грунтових тварин. Наприклад, емісія СО 2 (в процесі мінералізації органічної речовини) грунтового покриву в Росії складає 3,12 млрд. т/рік. Грунтове органічне речовина є сховищем найбільших запасів (1395,3 Гт) вуглецю в наземних екосистемах. Таким чином, грунтовий покрив своєї газової функцією (по відношенню до вуглецю) виконує в біосфері найважливішу роль підтримки сучасного оптимального клімату.
Однією з головних складових частин газової фази грунту (грунтового повітря) є вуглекислий газ. Грунтовий повітря істотно відрізняється від атмосферного, в ньому в 10-100 разів більше СО 2 . Це пов'язано з тим, що грунт поглинає багатий киснем (21%) атмосферне повітря і виділяє СО 2 (що характерно для процесу дихання). Тому газообмін між грунтом і атмосферою називають "подихом" грунту. За кількістю виділеного СО 2 можна орієнтовно судити про біологічну активності грунту (характеризує інтенсивність біологічних процесів, що протікають в грунті). Чим інтенсивніше біологічні процеси в грунті, тим більше вона виділяє СО 2 . При однакових умовах (температурі, вологості тощо) чим вище вміст органічної речовини в грунті, тим більше вона виділяє СО 2 . У лісових грунтах повітря містить значно більше СО 2 (за рахунок дихання коренів рослин), ніж в орних.
Діоксид вуглецю бере безпосередню участь у процесах вивітрювання-грунтоутворення. Він є важливим фактором хімічного вивітрювання порід і мінералів (наприклад, карбонати переходять в бікарбонати і т.п.), впливає на кислотність-лужність грунтового розчину, збільшує розчинність фосфатів, підсилює мобілізацію поживних елементів, тобто перехід їх у доступне для рослин стан.
Діоксид вуглецю (Неодмінний компонент атмосферного повітря) в даний час розглядається як забруднююча речовина у зв'язку з тим, що за останні десятиліття його надходження в атмосферу в результаті спалювання горючих матеріалів (вугілля, нафти, газів, сланців та ін) настільки велике, що не може повністю перероблятися рослинами планети і розчинятися водами Світового океану.
Висновки по I чолі
Вся земне життя заснована на вуглеці. Кожна молекула живого організму побудована на основі вуглецевого скелета. Атоми вуглецю постійно мігрують з однієї частини біосфери (вузької оболонки Землі, де існує життя) в іншу. Відомий географ І.М.Забелін висловив думку, що природа створила спочатку життя для прискорення кругообігу вуглецю, а потім розум для того, щоб прискорити розвиток біосфери.
Основне джерело вуглецю для живих організмів - це атмосфера Землі, де даний елемент присутній у вигляді діоксиду вуглецю (вуглекислого газу, СО 2 ). Ще одним переносником вуглецю є метан. Однак з атмосфери відбувається витік метану в стратосферу і далі в космічний простір.
Якщо обмежитися традиційними рамками вуглецевого циклу, то весь резерв земної атмосфери, океану та біомаси вичерпався б в досить короткий термін-за 50-100 тисяч років. Однак цього не відбувається. Запаси вуглецю на поверхні планети безперервно поповнюються з космічного простору і мантії Землі.
Глава II. Глобальний кругообіг вуглецю
2.1 Круговороти хімічних елементів в біосфері
Зміни, що відбуваються в світі, поділяються на регулярні та хаотичні. Стійкі зміни часто мають циклічний характер, коли система знову і знову переходить в точно такий же стан, в якому вона була на початку процесу. Цикл (грецьке kyklos - коло) характеризується періодом, амплітудою, тобто розмахом коливань і порядком проходження подій переходу системи з одного стану в інше. Проміжок між послідовними подіями, змістом якого є один з взаємопов'язаних процесів циклу або одне з можливих станів системи являє собою фазу циклу.
Планетарний кругообіг речовин - процес переміщення і перетворення речовини, незмінно повторюваний цикл розвитку в системі земних геосфер (літосфері, гідросфері, атмосфері, педосферой) і, перш за все, в біосфері. Символом кругообігу служить не коло, а циклоїда - лінія, описувана точкою, що знаходиться на ободі рухається колеса, тобто рух (розвиток) по спіралі, що має більш-менш виражений циклічний характер. Як зазначає А.І. Перельман, термін "Кругообіг" не можна визнати вдалим, так як він створює враження про розвитку по колу, про повернення системи до попереднього стану. У дійсності кругообіг елементів звернемо не повністю, частина речовин з нього вилучається і фоссілізуется (Захороняется) в біосфері і стратісфере (осадовій оболонці Землі і шаруватих вулканічних породах) у вигляді гумусу, порід та мінералів (вапняків, торфу та ін.) В результаті системи не повертаються у колишній стан, для них характерно поступальний розвиток.
Кругообіг речовин - основна властивість геосфер різних рівнів, відбиток єдності речовини на планеті. Він створює основний механізм перетворення на Землі речовини (солей, газів, суспензій і т.д.) і енергії (Теплоти) і об'єднує різні верстви (оболонки) планети. Наприклад, вулканічні виверження поставляють СО 2 в атмосферу і гідросферу, а фотосинтез і карбонатообразованіе вилучають СО 2 , пов'язуючи вуглець в карбонатах і органічних сполуках. Таким чином, відбувається зворотний зв'язок між глибокими частинами земної кори (а можливо, і верхньої мантії) і біосферою, названа А.І. Перельманом В«геохімічним циклом (круговоротом) В», в якому бере участь земна кора (біосфера, стратісфера, метаморфічна і гранітна оболонки) і який включає в себе тектономагматіческіе і біосферні цикли [20].
Висвітлюючи питання про круговорот хімічних елементів, важливо відзначити,...
