Круговорот углерода

Биотический круговорот углерода входит в состав большого круговорота в связи с жизнедеятельностью организмов. Углекислый газ (СО₂), находящийся в атмосфере (23,5·10¹¹ т) или в растворенном состоянии в воде, служит сырьем для фотосинтеза растений и переработки углерода в органическое вещество. В процессе фотосинтеза образуются углеводы, являющиеся питанием для животных и наземных растений.

В процессе дыхания организмов СО₂ возвращается в атмосферу. Определенная часть углерода накапливается в виде мертвой органики и переходит в ископаемое состояние. Когда наступает смерть, то сапрофаги и биоредуценты двух типов разлагают и минерализуют трупы, образуя цепи питания, в конце которых углерод нередко поступает в круговорот в форме углекислоты («почвенное дыхание»). Животные-сапрофаги и сапрофатические микроорганизмы, обитающие в почве, превращают накопившиеся в ней остатки в новое образование органической материи, более или менее мощный слой коричневой или черной массы - гумус.

Вследствие недостатка воздуха или высокой кислотности цепь может быть неполной или короткой, в этом случае органические остатки накапливаются в виде торфа. В некоторых болотах слой торфа достигает мощности 20 м и более. Здесь и приостанавливается природный (био­логический) круговорот. Залежи каменного угля или торфа - продукт процессов фотосинтеза растений прошлых геологических периодов.

Большая часть углерода биосферы аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана (известняки и кораллы): 1,3·10¹⁶ т, кристаллических породах - 1,0·10¹⁶ т, в каменном угле и нефти - 3,4·10¹⁵ т. Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается количеством углерода, содержащегося в растительных (5·10¹¹ т) и животных (5·10⁹ т) тканях. Однако в настоящее время человек интенсивно замыкает на себя круговорот веществ, в том числе и углерода.

Солнечная энергия, аккумулированная в ископаемом топливе, активно высвобождается при сжигании топлива, при этом углекислый газ поступает в атмосферу. Поступление диоксида углерода в атмосферу в результате сжигания энергоносителей ведет к глобальным нарушениям в биосфере - нарушению теплового баланса. Предполагается, что к середине XXI века содержание СО₂ в атмосфере удвоится. Накопление СО₂ в атмосфере во всем мире связывается сейчас с так называемым «парниковым эффектом» (этому способствует также накопление СН₄, СFCl₂, N₂О). Диоксид углерода не поглощает видимую и ближнюю УФ-области солнечной радиации, а с другой стороны, ИК-излучение Земли поглощается СО₂ в атмосфере, не пропускается в космос. В атмосфере задерживается около половины всего «антропогенного» СО₂, остальное поглощается Мировым океаном. Считается, что экосистемы (наземные) ассимилируют около 12% СО₂, общее время его переноса - 8 лет.

Задерживание тепла вблизи поверхности Земли - процесс очень важный для поддержания жизни на Земле. Но перспективы быстрого повышения температуры очень опасны, так как приведут к повышению уровня Мирового океана. Многие климатологии рассматривают длительную жару 1988 г. в Северном полушарии последствиями «парникового эффекта».