Кругообіг вуглецю

У кругообігу вуглецю найважливішу роль відіграють СО та СО₂, введення і виведення яких здійснюється за участю природного кругообігу. Це найбільш інтенсивний з усіх біогеохімічних циклів. Вуглець - один із важливіших біогенних елементів (18% від ваги живої речовини). Основними формами вуглецю у біосфері є: 1) карбонати біогенного походження (потужні органогенні вапняки); 2) вуглекислий газ (СО₂), який є циркулюючою формою неорганічного вуглецю; 3) особлива форма органічного вуглецю - каустобіоліти (вугілля, горючі сланці та ін.).

Незважаючи на незначну концентрацію СО₂ в атмосфері (0,03% за об'ємом), саме за рахунок цього компонента рослини суші здійснюють первинне продукування органічної речовини у процесі фотосинтезу. Споживання СО₂ відбувається в результаті його асиміляції рослинами у процесі не лише фотосинтезу, але й розчинення природними водами. СО₂ відіграє важливу роль у житті тварин і людини, оскільки є збудником дихального центру.

У самих загальних рисах кругообіг вуглецю у природі можна подати таким чином Рослини добувають із атмосфери вуглець у вигляді СО₂, який надходить до організму тварин під час споживання рослинної маси (продукованої органічної речовини). Рослиноїдних поїдають м'ясоїдні, а тих і інших - людина. Частина СО₂ у результаті дихання гетеротрофів, розкладання останків організмів повертається у атмосферу (рис. 3.2).

При неповній мінералізації біомаси утворюються гумус та каустобіоліти. При взаємодії СО₂ з різними компонентами гірських порід він включається до складу різних мінералів. При руйнуванні й фізико-хімічному вивітрюванні мінералів та гірських порід, особливо карбонатних і збагачених органічною речовиною, деяка частина СО₂ повертається в атмосферу. Важливим регулювальником вмісту СО₂ у атмосфері є океан. Кількість СО₂, розчиненого у океанічних водах, в 50 разів більша за його зміст у атмосфері.

Обмін між атмосферою, гідросферою та літосферою описується такими реакціями:

СО₂ (атмосферний)

СО₂ (водорозчинний) СО₂ + H₂O = H₂CO₃ = H⁺ + HСО^3- = CO₃^2- + 2H⁺

Особливо слід відмітити антропогенну частину кругообігу вуглецю, яка пов'язана зі спаленням горючих копалин на різних промислових підприємствах, на транспорті, в процесі експлуатації родовищ вуглеводневої сировини і т.д. У результаті атмосфера поповнюється СО₂ антропогенного генезису, що призводить до порушення природного коливного стаціонарного стану O₂/СО₂.

Викиди СО і СО₂ при вулканічних виверженнях істотної ролі в процесах кругообігу не відіграють. До появи могутньої антропогенної складової кругообіг вуглецю був практично бездоганний: найбільша частина первинної продукції за рік розкладалася при диханні автотрофів і гетеротрофів, а СО₂, що видихається, майже повністю компенсував кількість СО₂, який видаляється з атмосфери в процесі фотосинтезу.