Цикл вуглецю та клімат Землі
Вуглекислий газ - це атмосферний компонент, який відіграє кілька важливих ролей у навколишньому середовищі. Це парниковий газ, який затримує тепло інфрачервоного випромінювання в атмосфері. Він відіграє вирішальну роль у вивітрюванні гірських порід. Це джерело вуглецю для рослин. Він зберігається в біомасі, органічній речовині в відкладах та в карбонатних породах, як вапняк.
Вуглецевий цикл
Основним джерелом вуглецю/CO 2 є викиди газів із надр Землі на хребти Мідокеану, вулкани гарячих точок та вулканічні дуги, пов’язані із субдукцією. Значна частина СО 2, що виділяється в зонах субдукції, походить від метаморфізму карбонатних порід, що піддаються океанічній корі. Значна частина загального викиду СО 2, зокрема у вигляді хребтів середнього океану та вулканів з гарячими джерелами, зберігалася в мантії, коли Земля формувалася. Частина вуглецю, що виділяється, залишається в атмосфері як CO 2, частина розчиняється в океанах, частина вуглецю зберігається як біомаса в живих або мертвих і гниючих організмах, а частина зв’язується в карбонатних породах. Вуглець виводиться на тривале зберігання шляхом захоронення осадових товщ, особливо вугілля та чорних сланців, які зберігають органічний вуглець із нерозкладеної біомаси та карбонатних порід, таких як вапняк (карбонат кальцію).
Рослини та фотосинтетичні водорості та бактерії використовують енергію сонячного світла для поєднання вуглекислого газу (C0 2) з атмосфери з водою (H 2 O) для утворення вуглеводів. Ці вуглеводи накопичують енергію. Кисень (O 2) - побічний продукт, який викидається в атмосферу. Цей процес відомий як фотосинтез. вуглекислий газ + вода + сонячне світло -> вуглевод + кисень
CO 2 + H 2 O + сонячне світло -> CH 2 O + O 2
Потім рослини (і фотосинтетичні водорості та бактерії) використовують частину накопичених вуглеводів як джерело енергії для здійснення своїх життєвих функцій. Частина вуглеводів залишається у вигляді біомаси (основна частина рослини тощо). Такі споживачі, як тварини, гриби та бактерії, отримують енергію від цієї надлишкової біомаси, як живі, так і мертві та розкладаються. Кисень з атмосфери поєднується з вуглеводами, щоб звільнити накопичену енергію. Вода та вуглекислий газ - побічні продукти. кисень + вуглевод -> енергія + вода + вуглевод
O 2 + CH 2 O -> енергія + H 2 O + CO 2
Зверніть увагу, що фотосинтез та дихання по суті протилежні один одному. Фотосинтез видаляє CO 2 з атмосфери і замінює його O 2. Дихання забирає O 2 з атмосфери і замінює його CO 2. Однак ці процеси не балансують. Не всі органічні речовини окислюються. Частина похована в осадових породах. Результат полягає в тому, що протягом геологічного часу в атмосферу потрапляло більше кисню, а вуглекислий газ видалявся фотосинтезом, ніж зворотний.
Двоокис вуглецю та інші атмосферні гази розчиняються у поверхневих водах. Розчинені гази знаходяться в рівновазі з газом в атмосфері. Двоокис вуглецю реагує з водою в розчині, утворюючи слабку кислоту - вугільну кислоту. Вугільна кислота дисоціює на іони водню та іони бікарбонату. Іони водню та вода реагують з найбільш поширеними мінералами (силікатами та карбонатами), змінюючи мінерали. Продуктами вивітрювання є переважно глини (група силікатних мінералів) та розчинні іони, такі як кальцій, залізо, натрій та калій. Іони бікарбонату також залишаються в розчині; залишок вугільної кислоти, який використовувався для вивітрювання гірських порід.