Круговорот углерода в природе

Вятский государственный  гуманитарный университет 

Химический  факультет 
 

Реферат по дисциплине:

Химия

«Круговорот углерода в природе» 
 
 
 

                        

                                                                                           Выполнила студентка 1 курса 

                                                                                            химического факультета

                                                                                            очного отделения  

                                                                                            специальности «Экология и                 

                                                                                            природопользование»                                       

                                                                                            Группы ЭП-11

                                                                                            Смехова Ю.Н. 

                                                                                            Преподаватель:

                                                                                            К.п.н. Даровских Л.В. 
 
 
 
 

Киров 2011

     По  толковому словарю Д.Н. Ушакова  УГЛЕРОД -  это химический элемент, являющийся важнейшей составной  частью всех органических веществ в природе.

  Химические свойства:

    При обычных температурах углерод химически инертен, при достаточно высоких соединяется со многими элементами, проявляет сильные восстановительные свойства. Химическая активность разных форм углерода убывает в ряду: аморфный углерод, графит, алмаз, на воздухе они воспламеняются при температурах соответственно выше 300—500 °C, 600—700 °C и 850—1000 °C. 

Круговоро́т веще́ств в природе

 Это повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений. Происходил в течение всей истории развития Земли и продолжается в настоящее время. Всегда имеет место определённое отклонение в составе и количестве циркулирующего вещества, поэтому в природе нет полного повторения цикла. Это определяет поступательное развитие Земли как планеты.

 Вся земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы (узкой оболочки Земли, где существует жизнь) в другую. На примере круговорота углерода в природе можно проследить в динамике картину жизни на нашей планете.

Основные запасы углерода на Земле находятся в  виде содержащегося в атмосфере  и растворенного в Мировом  океане диоксида углерода, то есть углекислого  газа (CO₂). Рассмотрим сначала молекулы углекислого газа, находящиеся в атмосфере. Растения поглощают эти молекулы, затем в процессе фотосинтеза атом углерода превращается в разнообразные органические соединения и таким образом включается в структуру растений. Далее возможно несколько вариантов:

• углерод может оставаться в растениях, пока растения не погибнут. Тогда их молекулы пойдут в пищу редуцентам (организмам, которые питаются мертвым органическим веществом и при этом разрушают его до простых неорганических соединений), таким как грибы и термиты. В конце концов углерод вернется в атмосферу в качестве CO₂;
• растения могут быть съедены травоядными животными. В этом случае углерод либо вернется в атмосферу (в процессе дыхания животных и при их разложении после смерти), либо травоядные животные будут съедены плотоядными (и тогда углерод опять же вернется в атмосферу теми же путями);
• растения могут погибнуть и оказаться под землей. Тогда в конечном итоге они превратятся в ископаемое топливо — например, в уголь.

В случае же растворения  исходной молекулы CO₂ в морской воде также возможно несколько вариантов:

• углекислый газ может просто вернуться в атмосферу (этот вид взаимного газообмена между Мировым океаном и атмосферой происходит постоянно);
• углерод может войти в ткани морских растений или животных. Тогда он будет постепенно накапливаться в виде отложений на дне Мирового океана и в конце концов превратится в известняк или из отложений вновь перейдет в морскую воду.

Если углерод вошел  в состав осадочных отложений  или ископаемого топлива, он изымается  из атмосферы. На протяжении существования  Земли изъятый таким образом  углерод замещался углекислым газом, попадавшим в атмосферу при вулканических извержениях и других геотермальных процессах. В современных условиях к этим природным факторам добавляются также выбросы при сжигании человеком ископаемого топлива.

Всего за 7-8 лет живые  организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере.

За счет различных  биологических и химических процессов  между океанами и атмосферой происходит интенсивный обмен углеродом, причем заметное количество углерода (3 млрд. т) ежегодно удаляется из круговорота, осаждаясь в виде малорастворимых  карбонатов (солей угольной кислоты) в океанах.

За счет отложений  фтора и карбоната кальция  из атмосферы ежегодно удаляется  на 3-4 млрд. т больше углерода, чем  поступает в нее.

В последнее время  возросло поступление  в атмосферу  углерода вследствие деятельности человека. Ежегодно в атмосферу поступает 5 млрд. т углерода при сжигании ископаемого  топлива и 1-2 млрд. т – за счет сведения лесов. В результате ежегодно содержание  углерода в атмосфере увеличивается на 3 млрд. т. Это может привести к серьезным последствиям для биосферы.

Краткосрочные изменения  содержания СО₂ в атмосфере практически полностью определяются деятельностью живых организмов  и зависят от потоков  углерода между такими его фондами, как атмосфера, растворенный углерод океанов, живое и мертвое органические вещество, ископаемое топливо. В связи с влиянием CO₂ на парниковый эффект исследование круговорота углерода стало важной задачей для ученых, занимающихся изучением атмосферы. 

Особенности геохимического цикла  углерода:

• Разные процессы контролировали углеродный цикл на разных промежутках времени
• Резкие, катастрофические изменения цикла углерода играли ключевую роль в эволюции углеродного цикла в истории Земли.
• Геохимический цикл углерода всегда происходит через атмосферу и гидросферу. Тем самым, даже самые глубинные процессы могут влиять на окружающую среду и биосферу.

Итак,  в основном от деятельности живых организмов и  от хозяйственной деятельности человека зависят колебания уровня СО₂ в атмосфере, имеющие период от сотен до десятков тысяч лет. Более медленные, но не менее важные изменения, длящиеся миллионы лет, зависят от скорости выветривания горных пород и от тектонических процессов. 
 
 
 

 

Приложение 

Представительные  оценки количества углерода в различных  геологических резервуарах для  доиндустриальной эпохи (до 1750 года).

 
 

Круговорот  углерода в природе

 

 

Список литературы :

1. «Общая биология. Учебник для 10-11 классов школ с углубленным изучением биологии» под ред. А.О. Рувинского
2. «большой толковый словарь современного русского языка» авт. Д.Н. Ушаков
3. www.wikipedia.ru
4. www.elementy.ru
5. М.Д. Гольдфейн, Н.В. Кожевников, А.В. Трубников, С.Я. Шулов –

«Проблемы жизни  в окружающей среде. Учебное пособие».