Круговорот углерода в природе

Горючий сланец состоит из окаменелостей морских водорослей и бактерий, существовавших в доисторические времена. Он является широко распространенным природным ресурсом. Поскольку энергетическая ценность горючего сланца ниже, чем у угля или нефти, а при его переработке возникает большое количество отходов, то он используется не очень широко. Эстония является крупнейшим в мире производителем энергии из горючего сланца. При сжигании горючего сланца и других ископаемых видов топлива происходит выделение углерода, не использовавшегося миллионы лет, обратно в атмосферу.

В горючем сланце Эстонии, или кукерсите очень много окаменелостей.

Углерод является основой жизни

Углеродсодержащие молекулы являются основой жизни на Земле. Углерод – особый элемент, его атомы могут соединяться в длинные цепи и образовывать связи с атомами других элементов. Таким образом образуется много различных веществ. Углеродсодержащие молекулы являются основными составными частями организмов. Поскольку живые существа состоят из множества сложных углеродсодержащих веществ, они разнообразны и сложны. Углерод также встречается в горных породах, воздухе и воде.

Углеродсодержащие молекулы являются основными составными частями всех организмов.

Углеродный цикл

На Земле есть определенное количество углерода, и лишь ничтожные его доли прибавляются при падении метеоритов. Углерод не находится на месте – он постоянно циркулирует в составе веществ. Этот процесс называется углеродным циклом. Круговорот углерода между живой и неживой природой является наглядным примером повторного использования в природе. Атом углерода проходит круговой цикл химических реакций, при этом изменяются вещества, в состав которых он входит.

Циркуляцию углерода легко проследить, начав с растений. Растения усваивают углекислый газ из воздуха и преобразуют его в строительный материал для своих стеблей, листьев, корней, цветков и плодов. Растения являются пищей для травоядных животных, которые, в свою очередь, могут быть съедены другими животными. Таким образом углерод в составе различных веществ переносится из организма в организм, служа строительным материалом. При выдыхании или, например, сжигании топлива углекислый газ возвращается в атмосферу, и растения могут снова его использовать. Содержащийся в атмосфере углекислый газ является частью невидимого защитного слоя Земли, который не позволяет солнечному излучению попасть обратно в космос и сохраняет планету в тепле. Углерод циркулирует и в составе горных пород, когда они разрушаются, плавятся в недрах Земли или выделяются в ходе извержения вулкана. При использовании горных пород в производстве люди также возвращают углерод обратно в круговорот.

Углеродный цикл.

Подумай!

  • Каким образом углерод попадает из живых организмов в неживую природу?
Круговорот углерода между живой и неживой природой.
      • Извержение вулканов.
      • Горение топлива.
      • Выделение растворенного углекислого газа из водоемов.
      • Дыхание организмов.
      • Растворение углекислого газа в водоемах.
      • Захоронение отмерших организмов под слоем осадков.
      • Фотосинтез, протекающий в растениях и водорослях.

      Ископаемые виды топлива

      Часть углерода может быть выведена из круговорота и захоронена на миллионы лет в недрах Земли вместе с отмершими организмами. В разложившихся остатках организмов, скрытых в толще земной коры на протяжении длительного времени, накоплено огромное количество химической энергии. Поэтому люди используют их в качестве топлива. Ископаемые виды топлива содержат углерод и являются ценными энергетическими ресурсами. К ним относятся, например, нефть, уголь, горючий сланец и природный газ. В большинстве случаев именно химическая энергия отмерших организмов позволяет двигаться автомобилям, гореть электрическим лампочкам и газовым плитам и работать, например, ноутбукам.

      При сжигании ископаемого топлива человек вносит изменения в естественный углеродный цикл, поскольку происходит быстрое возвращение в круговорот огромного количества углерода, хранившегося в недрах Земли на протяжении миллионов лет. Из-за этого очень быстро увеличивается содержание углекислого газа в атмосфере, а вместе с этим слой, удерживающий тепло Земли, становится толще. Деятельность человека привела к тому, что содержание углекислого газа в воздухе уже больше, чем было на протяжении последних 420 000 лет. В результате климат на Земле стал теплее. Поскольку количество углекислого газа в атмосфере растет быстрее, чем когда-либо прежде, очень важно осознавать значимость углеродного цикла и его влияние на живые организмы на Земле.

      Крупнейший производитель электрической и тепловой энергии в Эстонии – Нарвские электростанции, на долю которых приходится более 90% электроэнергии, производимой в Эстонии. На электростанции ежегодно поставляется в среднем 9–13 млн тонн горючего сланца.
      Концентрация углекислого газа в воздухе выражается в единицах ppm (parts per million, частей на миллион). Например, 280 ppm означает, что на 1 миллион содержащихся в воздухе молекул приходится 280 молекул углекислого газа.

      Подумай!

      • Является ли ископаемое топливо возобновляемым или невозобновляемым природным ресурсом? Обоснуй.

      Парниковый эффект

      Теплица удерживает тепло, поэтому в ней можно выращивать растения даже при прохладной погоде. Молекулы углекислого газа, содержащиеся в воздухе, образуют невидимый слой, который действует подобно стеклу парника и удерживает тепло в атмосфере Земли. Именно поэтому это явление и называется парниковым эффектом. Углекислый газ является одним из парниковых газов. К другим парниковым газам относятся водяной пар, метан и озон. С увеличением содержания углекислого газа в атмосфере климат на Земле становится теплее.

      Парниковый эффект является естественным явлением природы, без него климат на Земле был бы намного холоднее. Но беспокойство вызывает факт, что человек, сжигая ископаемое топливо, значительно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере, что ведет к излишнему потеплению климата.
      Парниковый эффект.

      Подумай!

      • Объясни суть парникового эффекта.
      • Чем больше парниковых газов содержится в воздухе, тем климат на Земле теплее.
      • Углекислый газ является единственным парниковым газом.
      • Сжигание ископаемого топлива не оказывает существенного влияния на содержание углекислого газа в воздухе.
      • Содержание углекислого газа в атмосфере быстро увеличивается в результате человеческой деятельности.

      Основные понятия

      • Углеродный цикл – циркуляция углерода между живой и неживой природой (между горными породами, почвой, водой, живыми организмами и атмосферой).
      • Ископаемые виды топлива – природные минералы, содержащие углерод и обладающие огромным энергетическим запасом.
      • Парниковый эффект – явление, при котором тепловое излучение, отраженное от поверхности Земли, удерживается в атмосфере благодаря парниковым газам в верхних слоях атмосферы.
      Өтінемін күте тұрыңыз