ANGLIES CIKLAS: CHARAKTERISTIKOS, PAKOPOS, SVARBA - APLINKA - 2025

Anglies ciklas yra apyvartoje šio cheminio elemento ore, vandenyje, dirvožemyje ir gyvenimo dalykų procesas. Tai yra dujų tipo biogeocheminis ciklas ir gausiausia anglies forma atmosferoje yra anglies dioksidas (CO2).

Didžiausios anglies atsargos yra vandenynuose, iškastiniame kure, organinėse medžiagose ir nuosėdinėse uolienose. Taip pat jis yra būtinas gyvų organizmų kūno struktūroje ir per fotosintezę patenka į trofines grandines kaip CO2.

Fotosintezatoriai (augalai, fitoplanktonas ir melsvadumbliai) absorbuoja anglį iš atmosferos CO2, o žolėdžiai gyvūnai ją paima iš šių organizmų. Juos sunaikina mėsėdžiai ir galiausiai visus negyvus organizmus perdirba skaidytojai.

Be atmosferos ir gyvų būtybių, anglies yra dirvožemyje (edafosfera) ir vandenyje (hidrosfera). Vandenynuose fitoplanktonas, makrodumbliai ir vandens angiospermos paima vandenyje ištirpintą CO2 fotosintezei vykdyti.

Anglies ciklo iliustracija

CO2 vėl patenka į atmosferą arba vandenį, kvėpuodamas atitinkamai sausumos ir vandens gyvas būtybes. Kai gyvos būtybės miršta, anglis vėl patenka į fizinę aplinką kaip CO2 arba kaip nuosėdinių uolienų, anglies ar naftos dalis.

Anglies ciklas yra labai svarbus, nes jis atlieka skirtingas funkcijas, pavyzdžiui, yra gyvų būtybių dalis, padeda reguliuoti planetos temperatūrą ir vandens rūgštingumą. Taip pat jis prisideda prie nuosėdinių uolienų erozinių procesų ir yra energijos šaltinis žmogui.

charakteristikos

Anglies

Šis elementas užima šeštąją vietą Visatoje ir jo struktūra leidžia sudaryti ryšius su kitais elementais, tokiais kaip deguonis ir vandenilis. Jį sudaro keturi elektronai (tetravalentiniai), kurie sudaro kovalentinius cheminius ryšius, galinčius sudaryti sudėtingų struktūrinių formų polimerus.

Atmosfera

Anglies atmosferoje randama daugiausia kaip anglies dioksidas (CO2) ir sudaro 0,04% oro sudėties. Nors atmosferos anglies koncentracija per pastaruosius 170 metų iš esmės pasikeitė dėl žmogaus pramonės plėtros.

Iki pramoninio laikotarpio koncentracija svyravo nuo 180 iki 280 ppm (dalys milijonui), o šiandien ji viršija 400 ppm. Be to, kur kas mažesnė dalis yra metano (CH4), o mažais pėdsakais - anglies monoksido (CO).

CO2 ir metanas (CH4)

Šios dujos, kurių pagrindą sudaro anglis, sugeria ir spinduliuoja ilgųjų bangų energiją (šilumą). Dėl šios priežasties jo buvimas atmosferoje reguliuoja planetos temperatūrą, užkertant kelią Žemės skleidžiamos šilumos patekimui į kosmosą.

Iš šių dviejų dujų metanas surenka daugiau šilumos, tačiau dėl santykinio jo gausumo svarbiausią vaidmenį vaidina CO2.

Biologinis pasaulis

Didžiąją gyvųjų organizmų struktūros dalį sudaro anglis, būtina formuojant baltymus, angliavandenius, riebalus ir vitaminus.

Litosfera

Anglis yra dirvožemio organinių medžiagų ir oro dalis, taip pat randama elementarių pavidalų, tokių kaip anglis, grafitas ir deimantas. Taip pat tai yra pagrindinė angliavandenilių (alyvos, bitumų) dalis, randama giliuose telkiniuose.

Anglies susidarymas

Ežerų baseinuose, pelkėse ar sekliose jūrose žūstant augalijai, augalų nuosėdos kaupiasi vandens uždengtais sluoksniais. Tada susidaro lėtas bakterijų sukeltas anaerobinio skilimo procesas.

Nuosėdos dengia suyrančių organinių medžiagų sluoksnius, kuriuose per milijonus metų vyksta laipsniškas anglies sodrinimo procesas. Tai praeina pro durpių (50% anglies), lignito (55–75%), anglių (75–90%) ir galiausiai antracito (90% ar daugiau) stadiją.

Aliejaus formavimas

Jis prasideda lėtu aerobiniu skilimu, tada vyksta anaerobinė fazė, susidedanti iš planktono, gyvūnų ir jūrų ar ežerų augalų liekanų. Ši organinė medžiaga buvo palaidota nuosėdinių sluoksnių ir veikiama aukšta temperatūra bei slėgis Žemės viduje.

Tačiau atsižvelgiant į mažesnį tankį, nafta kyla per nuosėdinių uolienų poras. Galų gale jis arba įstrigęs nelaidžiose vietose, arba formuoja negilius bituminius atodangas.

Hidrosfera

Hidrosfera palaiko dujų mainus su atmosfera, ypač deguonies ir anglies, susidarančios CO2 pavidalu (tirpi vandenyje). Anglies randama vandenyje, ypač vandenynuose, daugiausia bikarbonato jonų pavidalu.

Bikarbonato jonai vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant jūros aplinkos pH. Kita vertus, jūros dugne yra daug metano, įstrigusio kaip metano hidratai.

Rūgštūs lietūs

Anglis taip pat prasiskverbia tarp dujinės terpės ir skysčio, kai CO2 reaguoja su atmosferos vandens garais ir sudaro H2CO3. Ši rūgštis nusėda lietaus vandeniu ir parūgština dirvožemį bei vandenis.

Anglies ciklo etapai

Anglies surinkimas ir saugojimas. Šaltinis: „Carbon_sequestration-2009-10-07.svg“ * LeJeano Hardino ir Jamie Payne'o dariniai: Jarlo Arntzeno (pokalbis) darinys: „Ortisa“ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). )

Kaip ir bet kuris biogeocheminis ciklas, anglies ciklas yra sudėtingas procesas, sudarytas iš santykių tinklo. Jų suskirstymas į apibrėžtus etapus yra tik jų analizės ir supratimo priemonė.

- Geologinė stadija

Bilietai

Į šį etapą į atmosferą patenka mažiau anglies: rūgštus lietus ir oras filtruojamas į žemę. Tačiau pagrindinis indėlis yra gyvų organizmų indėlis tiek jų išmatose, tiek kūne mirštant.

Sandėliavimas ir cirkuliacija

Šiame etape anglis kaupiasi ir juda giliuose litosferos sluoksniuose, tokiuose kaip anglis, nafta, dujos, grafitas ir deimantai. Tai taip pat yra karbonatinių uolienų dalis, įstrigusi amžinajame užšalime (užšalusiame žemės sluoksnyje poliarinėse platumose) ir ištirpinama dirvožemio porų vandenyje ir ore.

Plokštumos tektonikos dinamikoje anglis taip pat pasiekia gilesnius mantijos sluoksnius ir yra magmos dalis.

Išvykimai

Lietaus poveikis kalkingoms uolienoms jas sunaikina, o kartu su kitais elementais išsiskiria kalcis. Kalcis, susidaręs iš šių karbonatinių uolienų erozijos, išplaunamas į upes ir iš ten į vandenynus.

Panašiai CO ₂ išsiskiria per amžius atšilus arba per daug ariant dirvą. Tačiau pagrindinę produkcijos išeigą skatina žmogus, iš litosferos išgaudamas anglį, naftą ir dujas, kad jas sudegintų.

Žmogaus veikla, pagrįsta angliavandenilių sunaudojimu, išmeta anglį į atmosferą

- Hidrologinė stadija

Bilietai

Atmosferos CO _2, kai jis liečiasi su vandens paviršiumi, ištirpsta ir susidaro angliarūgštė, o metanas iš jūros dugno patenka į litosferą, kaip buvo nustatyta Arktyje. Be to, dėl karbonatinių uolienų erozijos litosferoje ir dirvožemio plovimo HCO ₃ jonai patenka į upes ir vandenynus .

Kai lyja, vanduo iš atmosferos ir uolienų neša anglį anglies dioksido pavidalu. Pasiekę vandenyną, koralai, planktonas ir kiti vandens gyvūnai naudoja jį augimui. Šie gyvi daiktai - koralai, planktonas ir vandens gyvūnai - miršta ir į dirvą patenka anglies

Sandėliavimas ir cirkuliacija

CO2 ištirpsta vandenyje, sudarydamas angliarūgštę (H2CO3), ištirpindamas apvalkalų kalcio karbonatą, sudarydamas kalcio rūgšties karbonatą (Ca (HCO3) 2). Todėl anglis randama ir cirkuliuoja vandenyje daugiausia kaip CO2, H2CO3 ir Ca (HCO3) 2.

Kita vertus, jūrų organizmai fotosintezės ir kvėpavimo metu palaiko nuolatinį anglies mainus su savo vandens aplinka. Taip pat dideli anglies atsargos yra metano hidratų pavidalu jūros dugne, užšalę žemoje temperatūroje ir aukštame slėgyje.

Išvykimai

Vandenynas keičiasi dujomis su atmosfera, įskaitant CO2 ir metaną, o dalis jų patenka į atmosferą. Neseniai buvo pastebėtas padidėjęs vandenyno metano nutekėjimas mažesniame nei 400 m gylyje, pavyzdžiui, prie Norvegijos krantų.

Dėl padidėjusios pasaulinės temperatūros vanduo įkaista ne daugiau kaip 400 m gylyje ir išsiskiria šie metano hidratai. Panašus procesas vyko ir pleistocene, išleidžiant didelius metano kiekius, labiau sušildydamas Žemę ir ledo amžiaus pabaigą.

- Atmosferos stadija

Bilietai

Anglis patenka į atmosferą kvėpuodamas gyvas būtybes ir vykstant bakterinei metanogeninei veiklai. Panašiai, augmenijos gaisrai (biosfera) keičiasi su hidrosfera, deginant iškastinį kurą, vulkaninį aktyvumą ir išmetimą iš žemės (geologinį).

Geologinės anglies išmetimas į atmosferą išsiveržusio ugnikalnio dėka. Autorius: Ciencia1.com

Sandėliavimas ir cirkuliacija

Atmosferoje daugiausia anglies yra dujinės formos, tokios kaip CO2, metanas (CH4) ir anglies monoksidas (CO). Panašiai galite rasti ore suspenduotų anglies dalelių.

Išvykimai

Pagrindinis atmosferos taršos anglies išsiskyrimas yra CO2, kuris ištirpsta vandenynų vandenyje ir naudojamas fotosintezei.

- Biologinė stadija

Bilietai

Anglies patenka į biologinę stadiją kaip CO2 per fotosintezės procesą, kurį vykdo augalai ir fotosintezės bakterijos. Taip pat Ca2 + ir HCO3-jonai, kurie į jūrą patenka erozijos būdu ir kuriuos įvairūs organizmai naudoja gaminant kriaukles.

Augalai ir mikroorganizmai absorbuoja anglies dioksidą iš atmosferos ir fotosintezės metu paverčia jį deguonimi ir energija

Sandėliavimas ir cirkuliacija

Kiekviena ląstelė, taigi ir gyvų būtybių kūnai, yra sudaryta iš didelės anglies dalies, kurią sudaro baltymai, angliavandeniai ir riebalai. Ši organinė anglis cirkuliuoja per biosferą per pirminių gamintojų trofinius tinklus.

Kamuoliniai gyvūnai, paparčiai, kepenų žievės, samanos, dumbliai ir melsvadumbliai jas įtraukia fotosintezės būdu. Tuomet šiuos organizmus sunaudoja žolėdžiai gyvūnai, kurie bus maistas mėsėgiams.

Žolėdžiai gyvūnai sunaudoja augalus ir į atmosferą išskiria anglies dioksidą. Kai šie gyvūnai miršta, jie reintegruoja anglį į dirvą. Tas pats atsitinka su koralais ir planktonu vandenyno dugne

Išvykimai

Pagrindinis anglies nutekėjimas iš šio etapo į kitus anglies ciklo etapus yra gyvų būtybių, kurios vėl jas integruoja į dirvožemį, vandenį ir atmosferą, mirtis. Masyvi ir drastiška anglies žūties ir išsiskyrimo forma yra miškų gaisrai, iš kurių išsiskiria didelis CO2 kiekis.

Kita vertus, svarbiausias metano šaltinis į atmosferą yra dujos, kurias gyvuliai išskiria jų virškinimo procesuose. Taip pat metano šaltinis yra metanogeninių anaerobinių bakterijų, kurios ardo organines medžiagas pelkėse ir ryžių pasėliuose, aktyvumas.

Svarba

Anglies ciklas yra svarbus dėl atitinkamų funkcijų, kurias šis elementas atlieka Žemės planetoje. Jo subalansuota cirkuliacija leidžia sureguliuoti visas šias svarbias planetos sąlygų palaikymo, kaip gyvybės, funkcijas.

Gyvose būtybėse

Anglis yra pagrindinis elementas ląstelių struktūroje, nes jis yra angliavandenių, baltymų ir riebalų dalis. Šis elementas yra visos gyvenimo chemijos pagrindas - nuo DNR iki ląstelių membranų ir organelių, audinių ir organų.

Žemės temperatūros reguliavimas

CO2 yra pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, leidžiančios palaikyti tinkamą gyvenimo temperatūrą Žemėje. Be atmosferos dujų, tokių kaip CO2, vandens garų ir kitų, Žemės skleidžiama šiluma visiškai išsiveržtų į kosmosą, o planeta būtų užšalusi masė.

Visuotinis atšilimas

Kita vertus, į atmosferą išmetamas CO2 perteklius, kurį šiuo metu sukelia žmonės, pažeidžia natūralią pusiausvyrą. Dėl šios priežasties planeta perkaista, o tai keičia globalų klimatą ir daro neigiamą įtaką biologinei įvairovei.

Vandenyno pH reguliavimas

Vandenyje ištirpęs CO2 ir metanas yra sudėtingas vandens pH vandenynuose reguliavimo mechanizmo dalis. Kuo didesnis šių dujų kiekis vandenyje, tuo pH tampa rūgštesnis, o tai neigiamai veikia vandens gyvūnus.

Maitinimo šaltinis

Anglis yra svarbi iškastinio kuro dalis - tiek mineralinės akmens anglys, tiek nafta, tiek gamtinės dujos. Nors jo vartojimas abejotinas dėl neigiamo jo daromo poveikio aplinkai, pavyzdžiui, globalus perkaitimas ir sunkiųjų metalų išsiskyrimas.

Ekonominė vertė

Anglis yra mineralas, kuris sukuria darbo ir ekonominio pelno šaltinius, kad būtų naudojamas kaip kuras, o šios žmonijos ekonominis vystymasis pagrįstas šios žaliavos naudojimu. Kita vertus, dėl daug retesnės kristalinės formos deimanto, jis yra naudojamas kaip brangakmenis ir turi didelę ekonominę vertę.

Nuorodos

1. Calow, P. (Red.) (1998). Ekologijos ir aplinkosaugos vadybos enciklopedija.
2. Christopher R. ir Fielding, CR (1993). Naujausių gripo sedimentologijos tyrimų apžvalga. Nuosėdinė geologija.
3. Espinosa-Fuentes, M. De la L., Peralta-Rosales, OA ir Castro-Romero, T. Ciklai biogeoquímicos. 7 skyrius. Meksikos ataskaita apie klimato pokyčius, I grupė, Moksliniai pagrindai. Modeliai ir modeliavimas.
4. Margalef, R. (1974). Ekologija. „Omega“ leidimai.
5. Miller, G. ir TYLER, JR (1992). Ekologija ir aplinka. Grupo „Iberoamérica SA de CV“ redakcija
6. Odum, EP ir Warrett, GW (2006). Ekologijos pagrindai. Penktas leidimas. Thomsonas.