Il ciclo del carbonio in natura. Il ciclo del carbonio in natura

Ci sono diversi elementi chimici sulla Terra, senza i quali la vita sarebbe impossibile. Uno di questi è carbonio. È contenuto in ogni molecola organica e agisce come la sua base di costruzione. Il ciclo del carbonio in natura è un processo continuo di transizione reciproca dallo stato organico a quello inorganico, che assicura l'attività vitale di tutti gli organismi.

Il principio base del ciclo naturale

Tutti i composti sulla terra sono divisi in due classi: organica e inorganica. Il primo è una conseguenza dell'attività vitale degli organismi viventi. Quest'ultimo può verificarsi senza forme viventi a causa di reazioni chimiche.

Il passaggio da uno stato all'altro è chiamato "circolazione di sostanze". Il carbonio in questo sistema occupa una posizione di leadership.

Nell'atmosfera, acqua e terreno ci sono composti inorganici che vengono assorbiti dagli organismi viventi. Il più delle volte si tratta di piante, protozoi e funghi. Formano nuovi composti organici che sono assorbiti da animali superiori. Dopo la loro morte, i microrganismi elaborano nuovamente composti con carbonio inorganici. Quindi in termini generali si può descrivere il ciclo del carbonio nella biosfera. Ma ci sono molte sfumature private qui.

Fotosintesi e respirazione

Molto spesso, il carbonio in natura si trova sotto forma di anidride carbonica. Si forma a causa dei processi di respirazione e bruciore. È sotto forma di gas che è più facile per le piante assimilarlo. Nel corso dei millenni di esistenza, la flora ha imparato a trasformare il biossido di carbonio in composti organici. Con l'aiuto della clorofilla nelle foglie in presenza di luce solare è una reazione chimica complessa. Di conseguenza, si ottengono ossigeno, mono- e policarbidrati. Il nome stesso suggerisce che la composizione di queste sostanze include carboidrati.

Quelle piante possono respirare quando la luce del sole non è sufficiente. Nel processo di questo fenomeno, l'ossigeno viene consumato e si forma anidride carbonica. Ecco come avviene il ciclo del carbonio più semplice in natura. Ma questo è solo l'esempio delle piante. E ci sono anche microrganismi, funghi e animali, che sono anche inclusi nel movimento dell'elemento considerato nella biosfera.

Microorganismi e il ciclo del carbonio nell'ecosistema

Gli organismi più piccoli sulla Terra possono tranquillamente essere chiamati l'inizio e la fine della catena alimentare. È grazie a loro che molti composti organici raggiungono piante e animali superiori.

Morendo e cessando di funzionare, gli organismi viventi cadono nel suolo o sul fondo degli oceani. Sarebbero rimasti lì se non fosse stato per i batteri e i protozoi, iniziando a riciclare composti organici, emettendo anidride carbonica o facendo carboidrati complessi più semplice. Nuovi composti vengono utilizzati per nutrire gli organismi viventi, rispettivamente, il carbonio inizia un nuovo cerchio di movimento in natura.

Non tutti i batteri hanno bisogno di ossigeno per abbattere molecole organiche. Alcuni di loro fanno un lavoro eccellente con il compito e senza di esso.

Grazie ai microrganismi, il ciclo del carbonio in natura avviene sotto forma di simbiosi. Ad esempio, la fibra è un carboidrato complesso che si trova in tutte le piante. Lo stomaco di un animale non può dividerlo e assimilarlo. Ma gli artiodattili hanno imparato ad esistere in simbiosi con alcuni batteri. Questi ultimi si trovano nello stomaco dell'animale e riducono la cellulosa in carboidrati più semplici, che vengono quindi facilmente assorbiti dal corpo degli ungati.

Movimento del carbonio sulla terra

L'atmosfera contiene circa lo 0,33% di anidride carbonica. Questo è più che sufficiente per assimilare le piante verdi. Sulla terra, è da loro che inizia il ciclo del carbonio in natura.

Le piante sono il punto di partenza della catena alimentare. Sono mangiati dagli erbivori, che, di regola, diventano vittime dei predatori. Dopo la morte dell'ultimo materia organica entrare nel terreno dove vengono lavorati da insetti e microrganismi. I processi della loro attività vitale spesso secernono composti inorganici. La materia organica che viene assorbita può anche essere cibo per animali che sono più alti nella catena alimentare.

Molto raramente, le sostanze organiche sono conservate per lungo tempo in questa forma. Li conosciamo come minerali: torba, carbone, petrolio, metano. Il biossido di carbonio di questi composti viene rilasciato nel processo di combustione, che garantisce il ciclo del carbonio in natura.

Ciclo del carbonio in acqua

L'oceano è anche il mezzo in cui si verifica il ciclo del carbonio nella biosfera. Ma qui il processo è un po 'più complicato. Il fatto è che l'anidride carbonica è scarsamente solubile in acqua, quindi la sua assimilazione è un po 'difficile. Negli strati superiori dell'oceano c'è sempre del plancton, che ricicla l'anidride carbonica. Questo è l'inizio della catena alimentare in acqua. Quindi tutto procede come a terra. Gli organismi superiori mangiano quelli inferiori. Di conseguenza, muoiono, affondano nel fondo, dove vengono processati da altri microrganismi.

In alcuni casi, il ciclo del carbonio in natura può essere miscelato su terra e in mare. Ma tali movimenti non sono un fenomeno così frequente da essere considerati separatamente. Basta avere un numero di animali che vivono in entrambi gli elementi.

Attività umana

Sopra, abbiamo esaminato la descrizione classica del ciclo del carbonio in natura. Ma questo processo coinvolge una persona che ha a lungo superato i limiti dell'attività della vita dell'animale. Ha iniziato a ricostruire la natura per i propri bisogni, usando le sue risorse.

A causa di una persona, la quantità di spazio verde che viene trasformata dal biossido di carbonio inorganico in carboidrati organici diminuisce ogni anno. Allo stesso tempo, brucia i minerali, aumentando la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera. Ciò porta a uno squilibrio nella circolazione della sostanza. La continuazione di una strategia consolidata di attività può essere la causa di un vero disastro ambientale.

Effetto serra

L'anidride carbonica nell'atmosfera causa uno strano effetto serra. Tiene l'energia termica vicino alla superficie del pianeta. L'aumento della temperatura media dell'aria di mezzo grado determinerà la fusione delle calotte polari.

In seguito, l'area dell'Oceano Mondiale aumenterà, un numero significativo di animali e piante perirà. Gradualmente, la concentrazione di anidride carbonica nell'aria atmosferica diminuirà, l'acqua si congelerà di nuovo ai poli.

Pertanto, l'ecosistema si "riavvia" per normalizzare il ciclo del carbonio ottimale.

percentuali

Per miliardi di anni dell'esistenza della Terra, molte specie di organismi viventi sono apparsi e sono scomparsi su di essa. Tutti hanno in qualche modo influenzato il ciclo del carbonio in natura. Nel corso degli anni, 6000000 miliardi di tonnellate di questo elemento si sono accumulate nei composti organici. Ciò include sia organismi viventi che sostanze di carbonio fossile.

Secondo gli scienziati, si tratta di circa 1/5 di tutto il carbonio del pianeta. Se la sua circolazione non si verifica, allora nel corso del tempo la vita sulla Terra non sarebbe possibile.

Come risultato di questo processo, gli organismi viventi accumulano circa 400 miliardi di tonnellate di carbonio, che viene parzialmente restituito alla natura inanimata. Il resto continua a circolare all'interno del mondo vivente, sostenendo l'esistenza di questi organismi.

Il ruolo dei composti del carbonio in natura

Gli scienziati hanno a lungo apprezzato quanto sia grande il valore del carbonio in natura. Furono le sue prime connessioni con il tempo a dare origine alla vita sul pianeta. Oggi è il principale elemento costitutivo di tutte le molecole viventi.

Il primo in questa lista - i carboidrati. Sono formati dal processo di fotosintesi. Svolgono il ruolo di una sorta di materiale da costruzione per le piante e una fonte di energia per gli animali. La scienza conosce un carboidrato non vegetale - il glicogeno. È formato nel fegato dei mammiferi e funge da riserva di energia.

Negli animali, i carboidrati si decompongono in acqua ed energia, ma possono essere la base per la sintesi dei grassi. Questo è un tipo di batteria animale, che si accumula per uso futuro, quando senti la mancanza di energia. È anche l'isolamento termico per gli animali che vivono in climi freddi.

La base delle cellule animali è la proteina. Questa è la più grande molecola sulla Terra, che consiste in una catena di amminoacidi. Il carbonio è anche un materiale da costruzione per quest'ultimo, quindi è molto difficile sopravvalutare il ruolo di questo elemento per la vita sul nostro pianeta.