Question

Jakie znaczenie w przyrodzie ma tlenek węgla (IV)

Answer 1

OBIEG WĘGLA W PRZYRODZIE
Krążenie węgla w przyrodzie jest prawie tym samym, co krążenie materii w ogóle. Myślimy wtedy przede wszystkim o materii organicznej, materii której konstrukcja oparta jest na węglu. Należy pamiętać, że istnieje również węgiel w postaci związków nieorganicznych. Ma on także niebagatelne znaczenie w przyrodzie.
Na Ziemi istnieje kilka głównych zbiorników węgla: atmosfera, wody oceaniczne, biomasa roślin (zwłaszcza lasów, a szczególnie puszcz tropikalnych), martwa materia organiczna w ekosystemach (próchnica w glebach, osady denne w zbiornikach wodnych), paliwa kopalne (ropa naftowa, węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf), skały węglowe.
1.Węgiel w atmosferze.
Wielkim zbiornikiem węgla jest atmosfera. Chociaż udział procentowy dwutlenku węgla w powietrzu jest znikomy – około 0,03% - ilość węgla zawartego w całej atmosferze jest ogromna. Odbiór węgla odbywa się tylko jednym kanałem – przyswajania przez organizmy samożywne, co na lądzie jest praktycznie równoznaczne z fotosyntezą przez rośliny. Im większa część powierzchni Ziemi jest pokryta roślinnością, im ta roślinność jest bujniejsza, tym szerszy jest ten kanał i większy przepływ od atmosfery do biomasy roślin. Im więcej lasów się wycina, im więcej ziemi zmienia się w pustynię, tym więcej węgla pozostaje w atmosferze. Dopływów węgla do atmosfery jest kilka. Jeden z nich, istniejący od przeszło 2 miliardów lat, to oddychanie wszystkich żywych organizmów: roślin, zwierząt, grzybów, pierwotniaków i prokariontów-tlenowców. Drugi dopływ, liczący się dopiero od końca XVIII wieku, ale coraz bardziej przybierający na sile, to spalanie paliw kopalnianych, czyli przywracanie do atmosfery tego węgla, który został wyłączony z obiegu przed wielu milionami lat. Trzeci, stosunkowo mało znaczący, to wypalanie wapna – uwalnianie węgla ze skał węglanowych. Jeszcze jeden, ostatni kanał ma przepływ dwukierunkowy i nie do końca poznany. Jest to wymiana dwutlenku węgla między atmosferą a wodami oceanów. Czy w danym miejscu i czasie dwutlenek węgla z atmosfery rozpuszcza się w wodzie, czy wręcz przeciwnie, jest z wody uwalniany, zależy od jego stężenia tu i tam, od stanu równowagi tych stężeń.
2.Węgiel w wodach oceanów.
Wody oceanów są tutaj rozumiane w sensie szerszym, nie tylko jako rozpuszczalnik dwutlenku węgla, ale jako ekosystem, w którym bytują producenci, wprawdzie mikroskopijnych rozmiarów, ale za to ogromnych „mocy produkcyjnych”. Dwutlenek węgla jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, stan równowagi zachodzi, gdy stężenia w wodzie są wyższe niż w powietrzu. Na stężenie dwutlenku węgla w wodzie radykalnie wpływa natężenie procesów fotosyntezy, ono zaś zależy od wielu czynników, w pewnym stopniu także od stężenia dwutlenku węgla. Rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie zależy od temperatury i od zasolenia. Cały czas chodzi tutaj o bardzo niewielkie stężenia i o bardzo drobne różnice między nimi, ale za to odnoszące się do gigantycznych mas wodnych. Dlatego to nawet nieznaczny błąd w ocenie któregokolwiek czynnika owocuje ogromnymi błędami w ocenie ogólnego bilansu węglowego wód oceanicznych. Dlatego dokładne rozmiary zawartości jednego z głównych zbiorników węgla pozostają w pewnym stopniu dyskusyjne. Poza dyskusją natomiast jest, że znaczniejsze zatrucie wód oceanicznych i wynikające stąd obniżenie poziomu fotosyntezy mogłoby drastycznie zmniejszyć pobieranie węgla z atmosfery. Być może nawet zostałyby uwolnione do atmosfery pewne ilości węgla, dziś związane w biomasie oceanicznych producentów.
3.Węgiel w roślinach Ziemi.
Biomasa roślin całej kuli ziemskiej pozostaje w pewnym stanie równowagi przynajmniej przez dziesięciolecia czy raczej stulecia, to znaczy, że jej ilość nie rośnie ani nie maleje z przyczyn wewnętrznych. Rośliny nieustannie przyswajają węgiel, pobierając go z atmosfery. Ta przyrastająca masa roślin jest mniej więcej w całości zużywana podczas różnych procesów fizjologiczno-ekologicznych. Część rośliny spożytkowują na swoje własne oddychanie. Część zjadają zwierzęta. Reszta przechodzi do zasobów martwej materii organicznej ekosystemów świata. Stan biomasy pozostaje względnie stały, tak jak poziom wody w zbiorniku z przepływem, kiedy odpływ i dopływ są równe. Znaczne zmiany zawartości zbiornika węgla pod nazwą „biomasa roślin” są powodowane działaniami z zewnątrz.
4.Węgiel w martwej materii organicznej.
Martwą materię organiczną można odnaleźć w każdym ekosystemie, chociaż w bardzo różnych ilościach. Źródłem jej są w pierwszym rzędzie obumierające rośliny i części roślin, w mniejszym stopniu również szczątki innych organizmów. Współcześnie tylko niewielkie ilości materii organicznej zostają na stałe wyłączone z obiegu węgla. Dotyczy to na przykład osadów dennych jezior i tworzących się pokładów torfu na torfowiskach. Większość martwej materii organicznej z czasem ulega rozkładowi, ale proces ten na ogół jest w równowadze z dopływem nowych jej zasobów, przynajmniej w ekosystemach naturalnych. W rolnictwie zjawiskiem rozpowszechnionym i nasilającym się jest ubytek próchnicy w glebach uprawnych. Dzieje się to zarówno w rolnictwie bardzo prymitywnym i ubogim, jak też i w rolnictwie najbardziej nowoczesnym. Węgiel, który był zawarty w próchnicy, obecnie znajduje się w atmosferze.