Круговорот углерода егэ схема

Круговорот углерода в природе

12-Авг-2013 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Все вещества, все химические элементы постоянно циркулируют в биосфере. Они переходят из живых организмов в окружающую среду и обратно. Одних элементов в природе много, они преобладающие, других меньше, некоторых совсем мало (микроэлементы).

 Рассмотрим

круговорот углерода в природе

1. Сначала надо определиться, в виде каких соединений углерод находится в природе.

• в атмосфере нашей планеты и в Мировом океане — это углекислый газ — CO2
• в живых организмах — все органические соединения основаны на углероде
• в земной коре в виде осадочных отложений или ископаемого топлива

2. Как осуществляется переход от одного соединения углерода к другому:

• переход от CO2 к органическим соединениям: все растения на земле поглощают углекислый газ и с помощью энергии света производят органические вещества (фотосинтез). То же самое делают водоросли в водной среде. Т.о. углерод находится в структуре растения.
• переход от органических соединений обратно к CO2: здесь возможны 2 пути:
  путь1:  участие микроорганизмов в круговороте углерода: растение погибает, служит пищей для редуцентов (грибы и бактерии). Т.о., роль микроорганизмов в круговороте углерода — перерабатывание органических веществах до неорганических.
  Этот путь может быть немного длиннее, если растение поедается животными (консументами 1-го порядка, затем они поедаются консументами 2-го порядка и т.д.) — углерод возвращается в атмосферу в виде CO2 за счет дыхания животных или в случае их смерти за счет деятельности редуцентов.

путь 2: растения погибают и оказываются в слое земли (под землей). Так образуется ископаемое топливо — нефть, торф,уголь.

Углерод может накапливаться на дне морей и океанов в виде известняка (останки погибших водных организмов)

Если мы рассматриваем перемещение углерода из атмосферы в живые организмы и обратно, то более точно такой круговорот называется “Круговорот углерода в биосфере”.

Если углерод перешел из атмосферы в состав отложений или топлива, то это уже “Круговорот углерода в биогеосфере”

Влияние человека (антропогенное влияние) на круговорот углерода:

(это одна из многочисленных теорий и предположений причин глобального потепления на нашей планете, но в формате подготовки к ЕГЭ рассматривается именно этот вариант)

1. Естественно, человек выделяет углекислый газ (CO2) в результате дыхания;

2. При сжигании различных видов топлива в атмосферу выделяется ОГРОМНОЕ количество CO2 (+ выхлопные газы машин).
   Это нарушает сложившийся за миллиарды лет баланс на Земле, что приводит к Парниковому эффекту — большая концентрация CO2 играет роль стекла — под действием солнца  атмосфера нагревается сильнее, чем обычно.

В тесте будут вопросы и по круговороту углерода, и по круговороту азота, воды и кислорода, так что почитайте заранее материал.

• круговорот веществ — тест ЕГЭ
• ОГЭ вопросы по круговороту веществ

Обсуждение: «Круговорот углерода в природе»

(Правила комментирования)

1.     Углерод — базовый химический элемент органических веществ. Решающую роль в его круговороте играют зеленые растения.

2.     Атмосферный и гидросферный углекислый газ ассимилируется
растениями суши и воды, а также цианобактериями, в ходе фотосинтеза и превращается в углеводы. Образованная с помощью фотосинтеза органика, подвергается минерализации, определенная ее часть превращается в гумус — идет гумификация, способствующая поддержанию плодородия почвы.

3.     Дыхание — процесс, антагонистичный фотосинтезу, в процессе его углерод, имеющийся в органических соединениях, преобразуется в углекислый газ. Отметим, что воздух почвы содержит в 10 раз больше углекислоты, чем воздух атмосферы — 0,3 процента.

4.     Десятки миллиардов тонн углерода включаются в круговорот ежегодно. Следовательно, два базовых биологических процесса, фотосинтез и дыхание, являются механизмами, с помощью которых углерод циркулирует в биосфере.

5.     Морские организмы также активно потребляют углерод, используя его соединения для построения скелетных образований и раковин. Известняковые отложения на морском дне — результат длящегося миллионы лет процесса отмирания морских организмов.

6.     Круговорот углерода не является замкнутым циклом, углерод может консервироваться и так выпадать из круговорота на огромные сроки, «прячась» в виде залежей уже названных известняков, каменного угля, гумуса, торфяников и пр.

7.     Человек вмешивается в круговорот углерода, ведя хозяйственную деятельность, разрабатывая месторождения, потребляя ископаемое топливо. За счет его сжигания за 100 лет содержание в атмосфере углекислого газа выросло на 25 процентов.

Круговорот элемента в природе

Все соединения в окружающей среде можно разделить на живые (органические) и мертвые (неорганические). К первой группе принадлежат вещества биологического происхождения, например, липиды, протеины. В состав их структуры входит ряд микроэлементов, имеющих важное значение для живого организма. Неорганические соединения образуются в результате химических реакций. К их числу принадлежат газы, соли, металлы и т.д.

Кратко схема круговорота углерода в природе можно описать следующим образом:

1. Водная среда, атмосфера и суша заполнены неорганическими соединениями, которые попадают в пищеварительную систему простейших существ.
2. Последние активно поглощаются высшими животными.
3. После гибели простейших организмов их останки снова перерабатываются до состояния металлов и солей.

Это общее описание принципа оборота углекислого газа (СО2) в природе, приведенного на рисунке.

Однако при ближайшем рассмотрении процесса встречаются некоторые нюансы. Их необходимо изучить, чтобы написать доклад или реферат по теме.

Дыхательный обмен

Углекислый газ присутствует в воздухе, земле и воде. Он образуется вследствие дыхания живых существ, горения, а также гниения. Растения обладают способностью усваивать углерод, входящий в состав СО2. После этого они перерабатывают его в органические соединения. Этот процесс называется фотосинтезом, а протекает он в листьях.

Для его активации необходим солнечный свет. Следует помнить, что скорость и качество поглощения углерода во многом зависит от категории представителей растительного мира планеты. Люди и животные могут выживать только благодаря флоре, занимающей центральное место в схеме круговорота кислорода.

Деятельность микроорганизмов

Простейшие организмы являются началом и концом любой пищевой цепи. Именно благодаря их работе растения и животные получают необходимую для жизни энергию. Погибшие представители флоры и фауны оказываются в структуре почвы и морского дна. После этого в работу включаются микроорганизмы, перерабатывающие их плоть в простые химические соединения. Этот процесс сопровождается выделением CO2.

В результате образуются питательные ресурсы, необходимые для жизни растений и животных, а круговорот элементов начинается с самого начала. При этом некоторым простейшим для расщепления мертвой структуры не требуется кислород. Например, в воде обитают анаэробные бактерии. Они обладают способностью производить сернистое черное железо. Именно это вещество придает болотам и рекам характерный цвет.

Частью углеродного цикла является симбиоз, представляющий собой выгодное взаимодействие двух организмов. Не все животные способны расщеплять сложную растительную клетчатку. Однако в их желудках обитают бактерии, расщепляющие целлюлозу на простые элементы, которые легко усваиваются организмом парнокопытных. Можно привести много примеров такого сотрудничества.

Углерод в воде и на суше

Атмосфера содержит около 30 % всего углерода планеты. Этого количества элемента достаточно для растений, являющихся главным элементом пищевой цепи высших животных. Благодаря фотосинтезу флора получает требуемую для роста энергию из углерода. Травоядные животные употребляют растения, обеспечивая себя пищей. В свою очередь, хищные представители фауны поедают слабейших травоядных.

После смерти плотоядных все органические вещества оказываются в почве, где и перерабатываются микроорганизмами. Жизнедеятельность простейших организмов способствует образованию газов и солей, без которых растения не смогли бы существовать. В результате круговорот веществ замыкается.

Взаимодействие элементов в водной среде является более сложным процессом. Углекислый газ сначала должен раствориться в воде. Только после этого он может быть переработан планктоном. Эти микроорганизмы обитают в верхних слоях воды и находятся в начале пищевой цепи.

Роль людей

Человек уже давно стремится перестроить окружающую среду под свои нужды. К сожалению, это оказывает негативное влияние на природу. Злоупотребление ресурсами приводит к следующим отрицательным последствиям:

• быстро уменьшается количество растений, в первую очередь деревьев, что приводит к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере;
• фабрики и заводы сжигают ископаемые ресурсы, вызывая тем самым дисбаланс химических элементов.

Активная деятельность человека привела к появлению глобального потепления. Из-за большого количества парниковых газов в атмосфере, процесс отдачи инфракрасного излучения планетой в космическое пространство замедлился. В результате наблюдается таяние льдов на полюсах, что привело к увеличению уровня Мирового океана и гибели некоторых представителей биосферы.

Значение цикла

За все время существования Земли в ее атмосфере накопилось большое количество углекислого газа. Если исключить оборот углерода в природе, жизнь утратит свой потенциал к развитию. Этот химический элемент можно смело назвать важнейшим в биологической системе планеты благодаря следующим свойствам:

1. Углеводы необходимы для жизни всех представителей флоры и фауны.
2. Углерод входит в состав гликогена, являющегося дополнительным источником энергии для высших организмов. Это вещество синтезируется клетками печени и мышц.
3. Химический элемент является стройматериалом для протеинов, из которых состоят ткани тела человека и животных.

Значение круговорота углерода в природе сложно переоценить. Школьникам необходимо знать, как он происходит и для чего необходим. Только разобравшись в этом вопросе, они смогут подготовить сообщение на заданную тему.

Геохимический цикл углерода (круговорот углерода в природе) – это процесс, посредством которого углерод циркулирует между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами (биосферой).

Читайте также:

Круговорот кислорода в природе;

Круговорот азота в природе;

Круговорот воды в природе.

Углерод: важнейший элемент

Когда вы в последний раз видели периодическую таблицу Менделеева? Возможно, вы помните таблицу, которая висела на стене в вашем школьном классе. В ней содержится вся ключевая информация о каждом элементе, существующем на Земле. Одни из элементов, представленных в таблице, редки и незнакомы, например иттрий и калифорний. Другие являются драгоценными и благородными, например, золото и серебро.

Но в периодической таблице есть один элемент, который незаменим для каждого живого организма. Он также входит в состав воздуха и постоянно циркулирует через нашу Землю, живые организмы и атмосферу. Этот элемент – углерод, и в этой статье мы рассмотрим очень важный процесс, называемый геохимическим циклом углерода.

Особенности круговорота углерода

Углерод – это элемент, который встречается во многих различных формах и местах нашей Земли и атмосферы. Как упоминалось ранее, он в больших количествах содержится в живых организмах. Без этого элемента мы бы даже не существовали. Ключевые молекулы, из которых состоит наш организм, такие как белки, углеводы и ДНК, содержат углерод в качестве основного компонента. Углерод также в изобилии присутствует в нашей атмосфере в форме углекислого газа или CO₂. Кроме того, углерод также содержится в Земле в виде ископаемого топлива.

Круговорот углерода – это, по сути, естественный способ повторного использования атомов углерода различными способами и в разных местах. Это процесс, при котором углерод перемещается из атмосферы в живые организмы и Землю, а затем обратно в атмосферу. Но как он работает и что заставляет углерод циркулировать?

Важно понимать, что наша Земля и ее атмосфера в целом являются замкнутой средой. Материя, которая существует сейчас, – это все, что у нас когда-либо будет. Вы когда-нибудь слышали фразу: «Материю невозможно создать или уничтожить»? Возьмем, к примеру, воду. Вода постоянно циркулирует на Земле и атмосфере. Она испаряется из океанов и других водоемов и удерживается в облаках. Затем выпадает в виде дождя или снега. Вода никогда не создается и не уничтожается, она лишь перерабатывается.

Точно так же у нас есть фиксированное количество углерода на Земле и в атмосфере. Мы находимся в нашем собственном пузыре, и, по сути, практически ничто не выходит из нашего мира и не входит в него. Мы не получаем межгалактических поставок необходимых элементов, таких как углерод. Это означает, что весь углерод на Земле и в атмосфере, равен тому количеству, которое у нас всегда было. Итак, когда формируются новые организмы, необходим углерод для образования ключевых молекул, таких как белок и ДНК. Но откуда он берется? Вот тут и начинает работать круговорот углерода в природе.

Фотосинтез и клеточное дыхание

Как упоминалось ранее, углерод находится во многих различных формах и в разных местах. Мы уже знаем, что он находится в нашей атмосфере. Но только некоторые организмы действительно могут использовать атмосферный углерод. Давайте начнем с рассмотрения процесса фотосинтеза, посредством которого углерод в атмосфере в форме CO₂ используется растениями.

Растения могут производить органические вещества, используя несколько простых ингредиентов: CO₂, воду (или H₂O) и солнечную энергию. Это можно представить следующим уравнением:

6CO₂ (диоксид углерода) + 6H₂O (вода) + солнечный свет → C₆H₁₂O₆ (углевод) + 6O₂ (кислород)

Теперь вы можете видеть, что в процессе фотосинтеза атомы углерода были взяты из углекислого газа и использованы для создания C₆H₁₂O₆ или глюкозы. И куда пойдет углерод дальше?

Подумайте, кто может есть растения. Например, люди, которые должны добывать себе пищу, чтобы выжить. Итак, когда мы едим растительные продукты, мы получаем из них глюкозу. Когда мы едим мясо, мы также можем получить глюкозу, так как животные питаются растениями.

После переваривания глюкоза из растения расщепляется в наших клетках для выработки энергии. Этот процесс называется клеточным дыханием. По сути, это процесс, противоположный фотосинтезу, и его побочным продуктом является CO₂. Организмы избавляются от этих отходов, выдыхая их обратно в атмосферу. Каждый раз, когда вы дышите, вы участвуете в круговороте углерода, потому что выдыхаете CO₂. Таким образом, вы можете видеть, как углерод движется по всей планете и влияет на каждый организм.

Углерод в ископаемом топливе и деревьях

Некоторое количество углерода в нашем мире находится в подвешенном состоянии сотни или даже миллионы лет. Углерод задерживается в ископаемом топливе, таком как уголь и нефть. Ископаемое топливо состоит из трансформированных останков живых организмов и содержит много энергии. Мы сжигаем ископаемое топливо для получения энергии, и в этом процессе углерод возвращается в атмосферу в форме CO₂.

Еще одно место, где углерод задерживается на долгое время – это деревья. Поскольку деревья живут очень долго, углерод не циркулирует, пока дерево не умрет или не сгорит. Затем CO₂ выпускается обратно в атмосферу, и цикл продолжается, поскольку этот углерод снова используется растениями для создания пищи.

Разложение и углерод

Другой важный способ круговорота углерода в живых организмах – это разложение. Например, представьте, что сейчас осень, и листья меняют цвет и опадают на землю. Эти листья содержат углерод в виде глюкозы, образующийся в результате фотосинтеза. Когда листья падают на землю, они со временем разлагаются. Разложение высвобождает атомы углерода обратно в почву. И через процесс дыхания, в конечном итоге, этот углерод будет выпущен обратно в атмосферу в виде CO₂.

Подведение итогов

Круговорот углерода в природе – это процесс, при котором углерод перемещается между всеми оболочками Земли и живыми организмами. Растения забирают углекислый газ из воздуха и используют его для синтеза питательных веществ. Затем животные едят растения, и углерод накапливается в их телах или выделяется в виде CO₂ при дыхании. Углерод также возвращается в атмосферу при сжигании древесины и ископаемого топлива или разложении мертвых организмов.

Сайты, меню, вход, новости