Развитие понимания этапов углеродного цикла является важной частью понимания того, насколько важно для людей изменить многие из своих вредных для окружающей среды привычек. Чтобы полностью понять влияние добычи ископаемого топлива на текущее состояние окружающей среды, необходимо понять, что такое углеродный цикл и как он работает.
Что такое Круговорот углерода?
Фраза углеродный цикл используется для описания того, как углерод в окружающей среде перемещается между живыми существами, неорганическими веществами и атмосферой. Путь, по которому следует углерод, циркулируя в воздухе, земле, растениях, животных и ископаемом топливе, буквально определяет жизнь, какой мы ее знаем.
Понимание этапов углеродного цикла
Круговорот углерода в основном состоит из двух стадий, включающих фотосинтез и дыхание. Зеленые растения подвергаются как фотосинтезу, так и дыханию. Грибы и животный мир только дышат. Углерод «циркулирует» от зеленых растений в атмосферу и обратно к растению.
1. Фотосинтез
Во время фотосинтеза зеленые растения используют лучистую энергию для преобразования воды и углекислого газа в углеводы, представляющие собой молекулы с высокой энергией.
2. Дыхание
На этапе дыхания растения превращают углеводы обратно в воду и углекислый газ, высвобождая энергию, которая использовалась для создания углеводов. Это та энергия, которую растение использует для жизни в ночное время.
Животные также проходят процесс дыхания. Когда люди и животные едят растения, углеводы снова превращаются в воду и углекислый газ, которые выдыхаются. Энергия, выделяемая при дыхании, используется для производства аденинтрифосфата (АТФ), необходимого для функционирования клеток человека и животных.
Что происходит во время углеродного цикла?
Хотя фотосинтез и дыхание составляют основу углеродного цикла, они не дают полной картины всего, что происходит в ходе этого процесса . Чтобы понять круговорот углерода, важно понять, что происходит, когда высвобождается углекислый газ, и как образуются ископаемые виды топлива.
Выброс углекислого газа
Когда зеленое растение умирает, углеводы обычно расщепляются грибами или бактериями, которые являются редуцентами. Грибы и бактерии подвергаются дыханию, что позволяет им высвобождать углерод обратно в атмосферу в виде углекислого газа.
Образование ископаемого топлива
Ископаемое топливо образовалось в виде зеленых растений или растительноподобных протистов (одноклеточных организмов), которые подверглись фотосинтезу, а затем погибли. Они опустились на дно океана. Некоторые из простейших были съедены редуцентами. Со временем те, которые не были съедены, превратились в то, что мы знаем как ископаемое топливо. По мере того, как слои богатого углеводами материала накапливались на дне океана, они покрывались отложениями, которые падали на дно. Со временем давление слоев помогло преобразовать углеводы в нефть и природный газ.
Уголь также является ископаемым топливом, возникшим в результате этапов углеродного цикла, когда растения умирают в болоте, а не в океане. Среда болотной воды очень кислая, теплая и бедная кислородом, что создает условия, в которых редуценты не могут выжить. В этой экосистеме образовались слои неразложившегося растительного материала, и давление вынудило углеводороды потерять свои атомы водорода. Конечным результатом такого повышения давления с течением времени является антрацитовый уголь.
Почему углеродный цикл важен?
Когда люди сжигают ископаемое топливо, углерод, первоначально поглощенный растениями из атмосферы, высвобождается в виде углекислого газа. Новые атомы углерода не производятся и не внедряются в атмосферу. Атомы углерода, которые существуют сегодня в мире, существовали с незапамятных времен. Эти атомы, необходимые для поддержания жизни, все еще существуют, потому что они бесчисленное количество раз рециркулировались в углеродном цикле. Если круговорот углерода больше не сможет функционировать должным образом, жизнь, какой мы ее знаем, резко изменится.
Воздействие на окружающую среду
Ежедневно в атмосферу выбрасываются миллионы тонн углекислого газа. К сожалению, углекислый газ является парниковым газом. Он поглощает инфракрасный свет. Таким образом, атмосфера может поглощать больше тепла, чем раньше могла хранить, что приводит к явлению, обычно называемому глобальным потеплением .