OGLEKĻA CIKLS: RAKSTURLIELUMI, PAKĀPES, NOZĪME - VIDE - 2025

Oglekļa cikls ir process aprites šī ķīmiskā elementa gaisa, ūdens, augsnes un dzīves lietām. Tas ir gāzes tipa bioģīmiskais cikls, un visbagātākais oglekļa veids atmosfērā ir oglekļa dioksīds (CO2).

Lielākie oglekļa krājumi atrodas okeānos, fosilā kurināmā, organisko vielu un nogulumiežu iežos. Tāpat tas ir būtisks dzīvo organismu ķermeņa struktūrā un fotosintēzes ceļā iekļūst trofiskajās ķēdēs kā CO2.

Fotosintezatori (augi, fitoplanktons un zilaļģes) absorbē oglekli no atmosfēras CO2, un tad zālēdāji to ņem no šiem organismiem. Tos patērē plēsēji, un visbeidzot visus atmirušos organismus apstrādā sadalītāji.

Papildus atmosfērai un dzīvām būtnēm ogleklis ir atrodams augsnē (edafosfērā) un ūdenī (hidrosfērā). Okeānos fitoplanktons, makroaļģes un ūdens angiospermas uzņem ūdenī izšķīdušo CO2, lai veiktu fotosintēzi.

Oglekļa cikla ilustrācija

CO2 tiek reintegrēts atmosfērā vai ūdenī, attiecīgi elpinot zemes un ūdens dzīvās būtnes. Kad dzīvās būtnes ir mirušas, ogleklis tiek reintegrēts fiziskajā vidē kā CO2 vai kā nogulumiežu, ogļu vai naftas daļa.

Oglekļa cikls ir ļoti svarīgs, jo tas pilda dažādas funkcijas, piemēram, ir daļa no dzīvām būtnēm, palīdz regulēt planētas temperatūru un ūdens skābumu. Tāpat tas veicina nogulumiežu erozīvos procesus un kalpo kā enerģijas avots cilvēkam.

raksturojums

Ogleklis

Šis elements Visumā ir sestajā vietā pēc pārpilnības, un tā struktūra ļauj tam veidot saites ar citiem elementiem, piemēram, skābekli un ūdeņradi. To veido četri elektroni (tetravalenti), kas veido kovalentas ķīmiskās saites, kas spēj veidot polimērus ar sarežģītām struktūras formām.

Atmosfēra

Ogleklis atmosfērā atrodams galvenokārt kā oglekļa dioksīds (CO2) proporcijā 0,04% no gaisa sastāva. Kaut arī atmosfēras oglekļa koncentrācija ir mainījusies pēdējos 170 gados cilvēka rūpniecības attīstības dēļ.

Pirms rūpniecības perioda koncentrācija bija robežās no 180 līdz 280 ppm (daļās uz miljonu), un šodien tā pārsniedz 400 ppm. Turklāt daudz mazākās daļās ir metāns (CH4) un nelielās daļās oglekļa monoksīds (CO).

CO2 un metāns (CH4)

Šīm gāzēm, kuru pamatā ir ogleklis, ir īpašība absorbēt un izstarot garo viļņu enerģiju (siltumu). Šī iemesla dēļ tā klātbūtne atmosfērā regulē planētas temperatūru, novēršot Zemes izstarotā siltuma nokļūšanu kosmosā.

No šīm divām gāzēm metāns uztver vairāk siltuma, bet CO2 ir visizšķirošākā loma tā relatīvās pārpilnības dēļ.

Bioloģiskā pasaule

Dzīvo organismu struktūras lielāko daļu veido ogleklis, kas ir būtisks olbaltumvielu, ogļhidrātu, tauku un vitamīnu veidošanā.

Litosfēra

Ogleklis ir daļa no augsnes organiskajām vielām un gaisa, tas atrodams arī elementārā formā, piemēram, ogleklis, grafīts un dimants. Tādā pašā veidā tā ir būtiska ogļūdeņražu (naftas, bitumena) daļa, kas atrodama dziļos nogulumos.

Oglekļa veidošanās

Kad veģetācija mirst ezeru baseinos, purvos vai seklajās jūrās, augu atliekas uzkrājas slāņos, ko pārklāj ūdens. Pēc tam tiek izveidots lēns anaerobās sadalīšanās process, ko izraisa baktērijas.

Nogulumi pārklāj sadalīšanās organiskā materiāla slāņus, kas miljoniem gadu laikā tiek pakļauti progresīvam oglekļa bagātināšanas procesam. Tas iziet cauri kūdras (50% oglekļa), lignīta (55–75%), ogļu (75–90%) un visbeidzot antracīta (90% vai vairāk) pakāpei.

Eļļas veidošanās

Tas sākas ar lēnu aerobu sadalīšanos, pēc tam notiek anaerobā fāze, kas sastāv no planktona, dzīvnieku un jūras vai ezera augu paliekām. Šo organisko vielu apglabāja nogulumiežu slāņi, un tā tika pakļauta augstām temperatūrām un spiedienam Zemes iekšienē.

Tomēr, ņemot vērā zemāku blīvumu, eļļa paceļas caur nogulumiežu porām. Galu galā tas vai nu ieslodzās necaurlaidīgos apgabalos, vai arī veido seklus bitumena atsegumus.

Hidrosfēra

Hidrosfēra uztur gāzveida apmaiņu ar atmosfēru, īpaši skābekli un oglekli CO2 formā (šķīst ūdenī). Ogleklis ir atrodams ūdenī, īpaši okeānos, galvenokārt bikarbonāta jonu veidā.

Bikarbonāta joniem ir liela nozīme jūras vides pH regulēšanā. No otras puses, jūras gultnē ir liels daudzums metāna, kas ieslodzīts kā metāna hidrāti.

Skābais lietus

Ogleklis iekļūst arī starp gāzveida vidi un šķidrumu, kad CO2 reaģē ar atmosfēras ūdens tvaikiem un veido H2CO3. Šī skābe izgulsnējas ar lietus ūdeni un paskābina augsni un ūdeņus.

Oglekļa cikla posmi

Oglekļa uztveršana un glabāšana. Avots: Carbon_sequestration-2009-10-07.svg: * LeJean Hardin un Jamie Payne derivative work: Jarl Arntzen (saruna) atvasināšanas darbs: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 )

Tāpat kā jebkurš bioģīmiskais cikls, oglekļa cikls ir sarežģīts process, ko veido attiecību tīkls. Viņu dalīšana noteiktos posmos ir tikai līdzeklis viņu analīzei un izpratnei.

- Ģeoloģiskā stadija

Biļetes

Oglekļa pievadi šajā posmā mazākā mērā rodas no atmosfēras, skābiem lietiem un gaisam filtrējot uz zemes. Tomēr galvenais ieguldījums ir dzīvo organismu ieguldījums - gan ar viņu ekskrementiem, gan ar savu ķermeni mirstot.

Uzglabāšana un apgrozība

Šajā posmā ogleklis tiek uzkrāts un pārvietojas litosfēras dziļajos slāņos, piemēram, oglēs, eļļā, gāzē, grafītā un dimantos. Tā ir arī daļa no karbonāta iežiem, ieslodzīta mūžīgajās sals (sasalušais grunts slānis polārajos platuma grādos) un izšķīdināta augsnes poru ūdenī un gaisā.

Plākšņu tektonikas dinamikā ogleklis nonāk arī mantijas dziļākajos slāņos un ir magmas daļa.

Izlidošanas

Lietus iedarbība uz kaļķainajiem iežiem tos iznīcina, un kopā ar citiem elementiem izdalās kalcijs. Kalcijs, kas rodas no šo karbonātu iežu erozijas, tiek mazgāts upēs un no turienes līdz okeāniem.

Līdzīgi CO ₂ izdalās, kad mūžīgais sals atkusīs vai pārlieku arklu augsni. Tomēr galveno izvadi veicina cilvēks, no litosfēras iegūstot ogles, naftu un gāzi, lai tos sadedzinātu kā degvielu.

Cilvēka darbība, kuras pamatā ir ogļūdeņražu patēriņš, atmosfērā izdala oglekli

- Hidroloģiskā stadija

Biļetes

Atmosfēras CO ₂ , nonākot saskarē ar ūdens virsmu, izšķīst, veidojot ogļskābi, un metāns no jūras dibena nonāk litosfērā, kā tas ir konstatēts Arktikā. Turklāt HCO ₃ joni nonāk upēs un okeānos karbonātu iežu erozijas rezultātā litosfērā un augsnes mazgāšanas dēļ.

Kad līst, ūdens no atmosfēras un klintīm nes oglekli oglekļa dioksīda formā. Nokļūstot okeānā, koraļļi, planktons un citi ūdens dzīvnieki to izmanto, lai augtu. Šīs dzīvās lietas - koraļļi, planktons un ūdensdzīvnieki - mirst un ogli iekļūst augsnē

Uzglabāšana un apgrozība

CO2 izšķīst ūdenī, veidojot ogļskābi (H2CO3), izšķīdinot čaumalu kalcija karbonātu, veidojot kalcija skābes karbonātu (Ca (HCO3) 2). Tāpēc ogleklis tiek atrasts un cirkulē ūdenī galvenokārt kā CO2, H2CO3 un Ca (HCO3) 2.

No otras puses, jūras organismi ar fotosintēzes un elpošanas palīdzību uztur pastāvīgu oglekļa apmaiņu ar savu ūdens vidi. Arī lielas oglekļa rezerves ir metāna hidrātu veidā jūras gultnē, kas sasaluši zemas temperatūras un augsta spiediena ietekmē.

Izlidošanas

Okeāns apmainās ar atmosfēru gāzēm, ieskaitot CO2 un metānu, un daļa no tām izdalās atmosfērā. Nesen ir konstatēts palielināts okeāna metāna noplūde dziļumā, kas mazāks par 400 m, piemēram, pie Norvēģijas krastiem.

Globālās temperatūras paaugstināšanās dēļ karsē ūdeni dziļumā, kas nepārsniedz 400 m, un atbrīvo šos metāna hidrātus. Līdzīgs process notika Pleistocēnā, izdalot lielu daudzumu metāna, vairāk sasildot Zemi un izraisot ledus laikmeta beigas.

- Atmosfēras skatuve

Biļetes

Ogleklis atmosfērā nonāk no dzīvu būtņu elpošanas un baktēriju metanogeniskās aktivitātes. Līdzīgi, veicot veģetācijas ugunsgrēkus (biosfēru), notiek apmaiņa ar hidrosfēru, fosilā kurināmā dedzināšana, vulkāniskā aktivitāte un izdalīšanās no zemes (ģeoloģiskā).

Ģeoloģiskā oglekļa izplūde atmosfērā, izvirzot vulkānu. Autors: Ciencia1.com

Uzglabāšana un apgrozība

Atmosfērā ogleklis galvenokārt ir gāzveida formā, piemēram, CO2, metāns (CH4) un oglekļa monoksīds (CO). Līdzīgi jūs varat atrast oglekļa daļiņas, kas suspendētas gaisā.

Izlidošanas

Galvenie oglekļa izvadi no atmosfēras stadijas ir CO2, kas izšķīst okeāna ūdenī un tiek izmantots fotosintēzē.

- bioloģiskā stadija

Biļetes

Ogleklis nonāk bioloģiskajā stadijā kā CO2 fotosintēzes procesā, ko veic augi un fotosintēzes baktērijas. Tāpat Ca2 + un HCO3-joni, kas nonāk jūrā erozijas ceļā un kurus dažādi organismi izmanto čaulu ražošanā.

Augi un mikroorganismi absorbē oglekļa dioksīdu no atmosfēras un fotosintēzes ceļā to pārvērš skābeklī un enerģijā

Uzglabāšana un apgrozība

Katru šūnu un tātad dzīvo būtņu ķermeņus veido liels oglekļa daudzums, kas veido olbaltumvielas, ogļhidrātus un taukus. Šis organiskais ogleklis cirkulē caur biosfēru caur primāro ražotāju trofiskajiem tīkliem.

Sēklasaugi, papardes, aknu kārpas, sūnas, aļģes un zilaļģes to iekļauj fotosintēzes ceļā. Tad šos organismus patērē zālēdāji, kas būs barība plēsējiem.

Zālēdāju dzīvnieki patērē augus un atmosfērā izdala oglekļa dioksīdu. Kad šie dzīvnieki mirst, viņi atkārtoti integrē oglekli augsnē. Tas pats notiek ar koraļļiem un planktonu okeāna dibenā

Izlidošanas

Galvenā oglekļa noplūde no šī posma uz citiem oglekļa aprites ciklā ir dzīvu būtņu nāve, kas to atkārtoti integrē augsnē, ūdenī un atmosfērā. Masīvs un drastisks oglekļa bojāejas un izdalīšanās veids ir mežu ugunsgrēki, kas rada lielu daudzumu CO2.

No otras puses, vissvarīgākais metāna avots atmosfērā ir gāzes, kuras mājlopi izdala gremošanas procesos. Tāpat metāna avots ir metanogēno anaerobo baktēriju darbība, kas sadalās organiskās vielas purvos un rīsu kultūrās.

Svarīgums

Oglekļa cikls ir svarīgs, ņemot vērā atbilstošās funkcijas, kuras šis elements pilda uz planētas Zeme. Tā sabalansētā cirkulācija ļauj regulēt visas šīs svarīgās funkcijas planētas apstākļu uzturēšanai kā dzīvības funkciju.

Dzīvās būtnēs

Ogleklis ir galvenais elements šūnu struktūrā, jo tas ir ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku sastāvdaļa. Šis elements ir visas dzīves ķīmijas pamatā, sākot no DNS līdz šūnu membrānām un organellām, audiem un orgāniem.

Zemes temperatūras regulēšana

CO2 ir galvenā siltumnīcefekta gāze, kas ļauj uzturēt dzīvībai piemērotu temperatūru uz Zemes. Bez atmosfēras gāzēm, piemēram, CO2, ūdens tvaikiem un citām, Zemes izdalītais siltums pilnībā izkļūtu kosmosā, un planēta būtu sasalusi masa.

Globālā sasilšana

No otras puses, atmosfērā izdalītais CO2 pārpalikums, tādu, kādu šobrīd rada cilvēki, izjauc dabisko līdzsvaru. Tas izraisa planētas pārkaršanu, kas maina globālo klimatu un negatīvi ietekmē bioloģisko daudzveidību.

Okeāna pH regulēšana

CO2 un metāns, kas izšķīdināts ūdenī, ir daļa no kompleksa mehānisma ūdens pH regulēšanai okeānos. Jo lielāks šo gāzu saturs ūdenī, jo pH kļūst skābāks, kas negatīvi ietekmē ūdens dzīvi.

Enerģijas avots

Akmeņogles ir būtiska fosilo kurināmo sastāvdaļa - gan minerālogles, gan nafta, gan dabasgāze. Kaut arī tā izmantošana ir apšaubīta, ņemot vērā tā radīto negatīvo ietekmi uz vidi, piemēram, globālo pārkaršanu un smago metālu izdalīšanos.

Ekonomiskā vērtība

Akmeņogles ir minerāls, kas rada darba avotus un ekonomisku peļņu, lai to izmantotu kā degvielu, un cilvēces ekonomiskā attīstība balstās uz šo izejvielu izmantošanu. No otras puses, daudz retāk sastopamā dimanta kristalizētajā formā tam ir liela ekonomiskā vērtība, jo to izmanto kā dārgakmeni.

Atsauces

1. Calow, P. (Red.) (1998). Ekoloģijas un vides pārvaldības enciklopēdija.
2. Kristofers R. un Fīldings, CR (1993). Jaunāko pētījumu pārskats par fluvial sedimentoloģiju. Nogulšņu ģeoloģija.
3. Espinosa-Fuentes, M. De la L., Peralta-Rosales, OA un Castro-Romero, T. Bioģeoķīmiskie cikli. 7. nodaļa. Meksikas ziņojums par klimata izmaiņām, I grupa, zinātniskās bāzes. Modeļi un modelēšana.
4. Margalefs, R. (1974). Ekoloģija. Omega izdevumi.
5. Millers, G. un TYLER, JR (1992). Ekoloģija un vide. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
6. Odum, EP un Warrett, GW (2006). Ekoloģijas pamati. Piektais izdevums. Thomson.