ลักษณะการไหลเวียนของน้ำและสารบางชนิดในชีวมณฑล วัฏจักรคาร์บอนเกิดขึ้นในธรรมชาติอย่างไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อเรา วัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติถือเป็นงานที่น่าสนใจ

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้โดดเด่น นักวิชาการ V.I. เวอร์นาดสกี้.

ชีวมณฑล- เปลือกนอกที่ซับซ้อนของโลกซึ่งประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและส่วนหนึ่งของสสารของโลกที่อยู่ในกระบวนการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ นี่คือหนึ่งในธรณีสเฟียร์ที่สำคัญที่สุดของโลก ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่อยู่รอบตัวมนุษย์

โลกประกอบด้วยศูนย์กลาง เปลือกหอย(ธรณีสเฟียร์) ทั้งภายในและภายนอก ธาตุภายในประกอบด้วยแก่นและเนื้อโลก และวัตถุภายนอก: เปลือกโลก -เปลือกหินของโลกรวมถึงเปลือกโลก (รูปที่ 1) ที่มีความหนา 6 กม. (ใต้มหาสมุทร) ถึง 80 กม. (ระบบภูเขา) ไฮโดรสเฟียร์ -เปลือกน้ำของโลก บรรยากาศ- เปลือกก๊าซของโลกประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซ ไอน้ำ และฝุ่นหลายชนิด

ที่ระดับความสูง 10 ถึง 50 กม. จะมีชั้นโอโซนซึ่งมีความเข้มข้นสูงสุดที่ระดับความสูง 20-25 กม. ปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่มากเกินไปซึ่งเป็นอันตรายต่อร่างกาย ชีวมณฑลก็อยู่ที่นี่ด้วย (จากธรณีสเฟียร์ภายนอก)

ชีวมณฑล -เปลือกชั้นนอกของโลกซึ่งรวมถึงส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศสูงถึง 25-30 กม. (จนถึงชั้นโอโซน) ไฮโดรสเฟียร์เกือบทั้งหมดและส่วนบนของเปลือกโลกจนถึงระดับความลึกประมาณ 3 กม.

ข้าว. 1. โครงร่างโครงสร้างของเปลือกโลก

(รูปที่ 2) ลักษณะเฉพาะของส่วนเหล่านี้คือพวกมันอาศัยอยู่โดยสิ่งมีชีวิตที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตบนโลก ปฏิสัมพันธ์ ส่วนหนึ่งของชีวมณฑล- อากาศ น้ำ หิน และอินทรียวัตถุ - ไบโอตัสทำให้เกิดดินและหินตะกอน

ข้าว. 2. โครงสร้างของชีวมณฑลและอัตราส่วนของพื้นผิวที่ถูกครอบครองโดยหน่วยโครงสร้างพื้นฐาน

วัฏจักรของสารในชีวมณฑลและระบบนิเวศ

สารประกอบทางเคมีทั้งหมดที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลนั้นมีจำกัด การหมดสิ้นของสารเคมีที่เหมาะสมสำหรับการดูดซึมมักขัดขวางการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตบางกลุ่มในพื้นที่บกหรือในมหาสมุทร ตามที่นักวิชาการ V.R. วิลเลียมส์ วิธีเดียวที่จะให้คุณสมบัติอันจำกัดของอนันต์ได้คือทำให้มันหมุนไปตามเส้นโค้งปิด ด้วยเหตุนี้ เสถียรภาพของชีวมณฑลจึงยังคงอยู่เนื่องมาจากวัฏจักรของสารและการไหลของพลังงาน มีอยู่ สองวัฏจักรหลักของสาร: ใหญ่ - ธรณีวิทยาและเล็ก - ชีวธรณีเคมี

วัฏจักรทางธรณีวิทยาอันยิ่งใหญ่(รูปที่ 3) หินผลึก (อัคนี) จะถูกเปลี่ยนเป็นหินตะกอนภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ ทรายและดินเหนียวเป็นตะกอนทั่วไป ซึ่งเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงของหินลึก อย่างไรก็ตาม การก่อตัวของตะกอนเกิดขึ้นไม่เพียงแต่เนื่องจากการถูกทำลายของหินที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังผ่านการสังเคราะห์แร่ธาตุทางชีวภาพ - โครงกระดูกของจุลินทรีย์ - จากทรัพยากรธรรมชาติ - น้ำในมหาสมุทร ทะเล และทะเลสาบ ตะกอนน้ำหลวม เนื่องจากถูกแยกออกจากด้านล่างของอ่างเก็บน้ำด้วยส่วนใหม่ของวัสดุตะกอน จมอยู่ในความลึก และสัมผัสกับสภาวะทางอุณหพลศาสตร์ใหม่ (อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น) สูญเสียน้ำ แข็งตัว และถูกเปลี่ยนเป็นหินตะกอน

ต่อจากนั้น หินเหล่านี้จะจมลงสู่ขอบฟ้าที่ลึกลงไปอีก ซึ่งกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งไปสู่สภาวะอุณหภูมิและความดันใหม่เกิดขึ้น - กระบวนการของการแปรสภาพเกิดขึ้น

ภายใต้อิทธิพลของกระแสพลังงานภายนอก หินลึกจะละลายกลายเป็นแมกมาซึ่งเป็นแหล่งของหินอัคนีชนิดใหม่ หลังจากที่หินเหล่านี้ขึ้นสู่พื้นผิวโลก ภายใต้อิทธิพลของสภาพอากาศและกระบวนการขนส่ง พวกมันก็แปรสภาพเป็นหินตะกอนใหม่อีกครั้ง

ดังนั้น วงจรใหญ่จึงเกิดจากปฏิสัมพันธ์ของพลังงานแสงอาทิตย์ (จากภายนอก) กับพลังงานลึก (ภายนอก) ของโลก มันกระจายสารระหว่างชีวมณฑลและขอบเขตอันลึกล้ำของโลกของเรา

ข้าว. 3. วัฏจักรขนาดใหญ่ (ทางธรณีวิทยา) ของสาร (ลูกศรบาง) และการเปลี่ยนแปลงความหลากหลายในเปลือกโลก (ลูกศรกว้างทึบ - การเติบโต, ลูกศรหัก - ความหลากหลายลดลง)

โดย Great Gyreเรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรของน้ำระหว่างไฮโดรสเฟียร์ บรรยากาศ และเปลือกโลกซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยพลังงานของดวงอาทิตย์ น้ำระเหยออกจากพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำและพื้นดิน แล้วกลับสู่โลกในรูปของการตกตะกอน เหนือมหาสมุทร การระเหยมีมากกว่าการตกตะกอนบนพื้นดิน ซึ่งตรงกันข้าม ความแตกต่างเหล่านี้ได้รับการชดเชยด้วยการไหลของแม่น้ำ พืชพรรณบนบกมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรของน้ำทั่วโลก การคายน้ำของพืชในบางพื้นที่ของพื้นผิวโลกสามารถทำให้เกิดฝนตกที่นี่ได้มากถึง 80-90% และโดยเฉลี่ยสำหรับทุกเขตภูมิอากาศ - ประมาณ 30% วัฏจักรเล็กๆ ของสสารต่างจากวัฏจักรขนาดใหญ่ตรงที่จะเกิดขึ้นภายในชีวมณฑลเท่านั้น ความสัมพันธ์ระหว่างวัฏจักรของน้ำใหญ่และเล็กแสดงไว้ในรูปที่ 1 4.

วัฏจักรในระดับดาวเคราะห์ถูกสร้างขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอะตอมแบบวัฏจักรในท้องถิ่นนับไม่ถ้วนซึ่งขับเคลื่อนโดยกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศส่วนบุคคล และการเคลื่อนไหวเหล่านั้นที่เกิดจากสาเหตุทางภูมิประเทศและทางธรณีวิทยา (การไหลบ่าของพื้นผิวและใต้ดิน การกัดเซาะของลม การเคลื่อนที่ของก้นทะเล ภูเขาไฟ การสร้างภูเขา ฯลฯ )

ข้าว. 4. ความสัมพันธ์ระหว่างวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ (GGC) ของน้ำและวัฏจักรชีวธรณีเคมีขนาดเล็ก (SBC) ของน้ำ

ต่างจากพลังงานที่ร่างกายใช้ครั้งเดียวจะเปลี่ยนเป็นความร้อนและสูญเสียไป สารต่างๆ หมุนเวียนในชีวมณฑล ทำให้เกิดวัฏจักรชีวชีวเคมี จากธาตุมากกว่าเก้าสิบชนิดที่พบในธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตต้องการประมาณสี่สิบชนิด สิ่งที่สำคัญที่สุดนั้นต้องการในปริมาณมาก - คาร์บอน, ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, ไนโตรเจน วัฏจักรขององค์ประกอบและสารเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการควบคุมตนเองซึ่งส่วนประกอบทั้งหมดมีส่วนร่วม กระบวนการเหล่านี้ปราศจากขยะ มีอยู่ กฎแห่งการปิดวงจรชีวธรณีเคมีทั่วโลกในชีวมณฑลดำเนินงานในทุกขั้นตอนของการพัฒนา ในกระบวนการวิวัฒนาการชีวมณฑล บทบาทขององค์ประกอบทางชีวภาพในการปิดกระบวนการชีวธรณีเคมีจะเพิ่มขึ้น
ใครเป็นวงจร มนุษย์มีอิทธิพลต่อวัฏจักรชีวธรณีเคมีมากยิ่งขึ้น แต่บทบาทของมันแสดงออกมาในทิศทางตรงกันข้าม (วงแหวนเปิด) พื้นฐานของวัฏจักรชีวธรณีเคมีของสารคือพลังงานของดวงอาทิตย์และคลอโรฟิลล์ของพืชสีเขียว วัฏจักรที่สำคัญที่สุดอื่นๆ ได้แก่ น้ำ คาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์ มีความเกี่ยวข้องและมีส่วนทำให้เกิดวัฏจักรชีวธรณีเคมี

วัฏจักรของน้ำในชีวมณฑล

พืชใช้ไฮโดรเจนในน้ำในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์และปล่อยออกซิเจนโมเลกุลออกมา ในกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด น้ำจะเกิดขึ้นอีกครั้งในระหว่างการออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ ในประวัติศาสตร์ของชีวิต น้ำอิสระทั้งหมดในไฮโดรสเฟียร์ต้องผ่านวงจรการสลายตัวและการก่อตัวใหม่ในสิ่งมีชีวิตบนโลกซ้ำแล้วซ้ำเล่า น้ำประมาณ 500,000 กม. 3 เกี่ยวข้องกับวัฏจักรของน้ำบนโลกทุกปี วัฏจักรของน้ำและปริมาณสำรองแสดงไว้ในรูปที่ 1 5 (ในแง่สัมพัทธ์)

วัฏจักรของออกซิเจนในชีวมณฑล

โลกมีชั้นบรรยากาศที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งมีปริมาณออกซิเจนอิสระสูงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การก่อตัวของโอโซนในชั้นบรรยากาศสูงมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวัฏจักรของออกซิเจน ออกซิเจนถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุลของน้ำและเป็นผลพลอยได้จากกิจกรรมการสังเคราะห์แสงในพืช ในทางชีวะ ออกซิเจนเกิดขึ้นในชั้นบนของบรรยากาศเนื่องจากการแตกตัวของไอน้ำด้วยแสง แต่แหล่งที่มานี้มีเพียงหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์ที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง มีความสมดุลของของไหลระหว่างปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ ในน้ำจะน้อยกว่าประมาณ 21 เท่า

ข้าว. 6. แผนภาพของวัฏจักรออกซิเจน: ลูกศรตัวหนา - กระแสหลักของการจัดหาและการใช้ออกซิเจน

ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้ไปอย่างเข้มข้นในกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิตที่มีออกซิเจนทั้งหมดและในการออกซิเดชันของสารประกอบแร่ต่างๆ กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ดิน น้ำ ตะกอนและหิน มีการแสดงให้เห็นว่าส่วนสำคัญของออกซิเจนที่จับตัวอยู่ในหินตะกอนนั้นมีต้นกำเนิดจากการสังเคราะห์แสง กองทุนแลกเปลี่ยน O ในชั้นบรรยากาศคิดเป็นไม่เกิน 5% ของการผลิตการสังเคราะห์แสงทั้งหมด แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนจำนวนมากยังออกซิไดซ์อินทรียวัตถุผ่านกระบวนการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยใช้ซัลเฟตหรือไนเตรต

การสลายตัวที่สมบูรณ์ของอินทรียวัตถุที่สร้างขึ้นโดยพืชนั้นต้องการออกซิเจนในปริมาณเท่ากันทุกประการที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง การฝังอินทรียวัตถุในหินตะกอน ถ่านหิน และพีท ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการรักษากองทุนแลกเปลี่ยนออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ออกซิเจนทั้งหมดที่อยู่ในนั้นจะต้องผ่านวงจรของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในเวลาประมาณ 2,000 ปี

ในปัจจุบัน ส่วนสำคัญของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศมีผลมาจากการขนส่ง อุตสาหกรรม และกิจกรรมมานุษยวิทยาในรูปแบบอื่นๆ เป็นที่ทราบกันดีว่ามนุษยชาติใช้ออกซิเจนอิสระไปแล้วมากกว่า 10 พันล้านตันจากจำนวนทั้งหมด 430-470 พันล้านตันที่มาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง หากเราพิจารณาว่ามีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของออกซิเจนสังเคราะห์แสงเท่านั้นที่เข้าสู่กองทุนแลกเปลี่ยน กิจกรรมของมนุษย์ในเรื่องนี้จะเริ่มได้รับสัดส่วนที่น่าตกใจ

วัฏจักรออกซิเจนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอนในชีวมณฑล

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นพื้นฐานของชีวิต มันสามารถรวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ ได้หลายวิธีเพื่อสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่ประกอบเป็นเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ในแง่ของการกระจายตัวบนโลก คาร์บอนอยู่ในอันดับที่สิบเอ็ด (0.35% ของน้ำหนักเปลือกโลก) แต่ในสิ่งมีชีวิตนั้นจะมีค่าเฉลี่ยประมาณ 18 หรือ 45% ของมวลชีวภาพแห้ง

ในชั้นบรรยากาศ คาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 และมีเทน CH 4 ในระดับที่น้อยกว่า ในไฮโดรสเฟียร์ CO 2 จะถูกละลายในน้ำและมีปริมาณรวมสูงกว่าบรรยากาศมาก มหาสมุทรทำหน้าที่เป็นตัวกั้นอันทรงพลังในการควบคุม CO 2 ในชั้นบรรยากาศ เมื่อความเข้มข้นในอากาศเพิ่มขึ้น การดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำก็จะเพิ่มขึ้น โมเลกุล CO 2 บางส่วนทำปฏิกิริยากับน้ำ เกิดเป็นกรดคาร์บอนิก ซึ่งจะแยกตัวออกเป็นไอออน HCO 3 และ CO 2-3 ไอออนเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมหรือแมกนีเซียมไอออนบวกเพื่อตกตะกอนปฏิกิริยาคาร์บอเนต ค่า pH คงที่ของน้ำ

คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและอุทกสเฟียร์เป็นกองทุนแลกเปลี่ยนในวัฏจักรคาร์บอน จากจุดที่พืชบนบกและสาหร่ายนำไปใช้ การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นรากฐานของวัฏจักรทางชีววิทยาทั้งหมดบนโลก การปล่อยคาร์บอนคงที่เกิดขึ้นในระหว่างกิจกรรมการหายใจของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงเองและเฮเทอโรโทรฟทั้งหมด - แบคทีเรีย, เชื้อรา, สัตว์ที่รวมอยู่ในห่วงโซ่อาหารเนื่องจากอินทรียวัตถุที่มีชีวิตหรือที่ตายแล้ว

ข้าว. 7. วัฏจักรคาร์บอน

การดำเนินการโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือการส่งคืนของ CO2 สู่ชั้นบรรยากาศจากดิน ซึ่งกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตหลายกลุ่มเข้มข้น การย่อยสลายซากพืชและสัตว์ที่ตายแล้ว และการหายใจของระบบรากพืชเกิดขึ้น กระบวนการสำคัญนี้เรียกว่า "การหายใจในดิน" และมีส่วนสำคัญในการเติมเต็มกองทุนแลกเปลี่ยน CO2 ในอากาศ ควบคู่ไปกับกระบวนการทำให้เป็นแร่ของอินทรียวัตถุ ฮิวมัสเกิดขึ้นในดินซึ่งเป็นโมเลกุลเชิงซ้อนที่ซับซ้อนและเสถียรซึ่งอุดมไปด้วยคาร์บอน ฮิวมัสในดินเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่สำคัญอย่างหนึ่งบนบก

ในสภาวะที่กิจกรรมของเครื่องทำลายล้างถูกยับยั้งโดยปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (เช่น เมื่อระบอบการปกครองแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในดินและที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำ) สารอินทรีย์ที่สะสมโดยพืชพรรณจะไม่สลายตัว และเมื่อเวลาผ่านไปจะกลายเป็นหิน เช่น ถ่านหินหรือสีน้ำตาล ถ่านหิน พีท ซาโพรเพลส์ หินน้ำมัน และอื่นๆ ที่อุดมไปด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สะสม พวกเขาเติมเต็มกองทุนสำรองคาร์บอนซึ่งถูกตัดขาดจากวงจรทางชีวภาพเป็นเวลานาน นอกจากนี้ คาร์บอนยังถูกสะสมไว้ชั่วคราวในมวลชีวภาพที่มีชีวิต ในขยะมูลฝอย ในอินทรียวัตถุที่ละลายในมหาสมุทร เป็นต้น อย่างไรก็ตาม กองทุนสำรองคาร์บอนหลักเป็นลายลักษณ์อักษรไม่ใช่สิ่งมีชีวิตหรือเชื้อเพลิงฟอสซิลแต่ หินตะกอน - หินปูนและโดโลไมต์การก่อตัวของพวกมันยังเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตด้วย คาร์บอนของคาร์บอเนตเหล่านี้ถูกฝังอยู่ในบาดาลของโลกเป็นเวลานานและเข้าสู่วงจรเฉพาะในระหว่างการกัดเซาะเมื่อหินถูกสัมผัสในวัฏจักรเปลือกโลก

มีเพียงเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนจากปริมาณทั้งหมดบนโลกเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในวงจรชีวธรณีเคมี คาร์บอนจากชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ผ่านสิ่งมีชีวิตหลายครั้ง พืชบกสามารถระบายปริมาณสำรองในอากาศได้ใน 4-5 ปี ปริมาณสำรองในฮิวมัสในดิน - ใน 300-400 ปี การส่งคืนคาร์บอนหลักสู่กองทุนแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตและมีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น (หนึ่งในพันเปอร์เซ็นต์) ที่ได้รับการชดเชยโดยการปล่อยออกจากบาดาลของโลกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซภูเขาไฟ

ปัจจุบัน การสกัดและการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลสำรองจำนวนมหาศาลกำลังกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการถ่ายโอนคาร์บอนจากปริมาณสำรองไปยังกองทุนแลกเปลี่ยนของชีวมณฑล

วัฏจักรไนโตรเจนในชีวมณฑล

ชั้นบรรยากาศและสิ่งมีชีวิตมีไนโตรเจนน้อยกว่า 2% ของไนโตรเจนทั้งหมดบนโลก แต่เป็นสิ่งที่หล่อเลี้ยงชีวิตบนโลกนี้ ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์ที่สำคัญที่สุด - DNA, โปรตีน, ไลโปโปรตีน, ATP, คลอโรฟิลล์ ฯลฯ ในเนื้อเยื่อพืชอัตราส่วนของมันต่อคาร์บอนโดยเฉลี่ย 1: 30 และในสาหร่ายทะเล I: 6 วงจรทางชีวภาพของไนโตรเจนคือ จึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับคาร์บอนด้วย

ไนโตรเจนระดับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศไม่สามารถเข้าถึงได้โดยพืช ซึ่งสามารถดูดซับองค์ประกอบนี้ได้เฉพาะในรูปของแอมโมเนียมไอออน ไนเตรต หรือจากดินหรือสารละลายที่เป็นน้ำ ดังนั้นการขาดไนโตรเจนมักเป็นปัจจัยที่จำกัดการผลิตขั้นต้น - งานของสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนในบรรยากาศมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างกว้างขวางในวัฏจักรทางชีววิทยา เนื่องมาจากกิจกรรมของแบคทีเรียชนิดพิเศษ (ตัวตรึงไนโตรเจน)

จุลินทรีย์แอมโมไนซ์ยังมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรไนโตรเจนอีกด้วย พวกมันสลายโปรตีนและสารอินทรีย์อื่น ๆ ที่มีไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย ในรูปแบบแอมโมเนียม ไนโตรเจนจะถูกดูดซับกลับคืนโดยรากพืช และบางส่วนถูกสกัดกั้นโดยจุลินทรีย์ไนตริไฟอิง ซึ่งตรงกันข้ามกับการทำงานของกลุ่มจุลินทรีย์ - เดไนตริไฟเออร์

ข้าว. 8. วัฏจักรไนโตรเจน

ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนในดินหรือน้ำ พวกเขาใช้ออกซิเจนจากไนเตรตเพื่อออกซิไดซ์สารอินทรีย์ เพื่อให้ได้พลังงานไปตลอดชีวิต ไนโตรเจนจะถูกรีดิวซ์เป็นไนโตรเจนโมเลกุล การตรึงไนโตรเจนและการแยกไนตริฟิเคชันมีความสมดุลโดยธรรมชาติโดยประมาณ วัฏจักรไนโตรเจนจึงขึ้นอยู่กับกิจกรรมของแบคทีเรียเป็นหลัก ในขณะที่พืชรวมตัวเข้าด้วยกัน โดยใช้ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของวัฏจักรนี้ และเพิ่มขนาดการไหลเวียนของไนโตรเจนในชีวมณฑลผ่านการผลิตชีวมวลอย่างมาก

บทบาทของแบคทีเรียในวัฏจักรไนโตรเจนนั้นยิ่งใหญ่มากจนหากเพียง 20 สายพันธุ์ของพวกมันถูกทำลาย ชีวิตบนโลกของเราก็จะสิ้นสุดลง

การตรึงไนโตรเจนที่ไม่ใช่ทางชีวภาพและการที่ออกไซด์และแอมโมเนียเข้าไปในดินยังเกิดขึ้นพร้อมกับปริมาณน้ำฝนในระหว่างการแตกตัวเป็นไอออนในชั้นบรรยากาศและการปล่อยฟ้าผ่า อุตสาหกรรมปุ๋ยสมัยใหม่แก้ไขไนโตรเจนในบรรยากาศในระดับที่สูงกว่าการตรึงไนโตรเจนตามธรรมชาติเพื่อเพิ่มผลผลิตพืชผล

ในปัจจุบัน กิจกรรมของมนุษย์มีอิทธิพลต่อวัฏจักรไนโตรเจนมากขึ้นเรื่อยๆ โดยส่วนใหญ่ไปในทิศทางของการถ่ายโอนส่วนเกินไปเป็นรูปแบบที่ถูกผูกไว้เหนือกระบวนการกลับคืนสู่สถานะโมเลกุล

วัฏจักรฟอสฟอรัสในชีวมณฑล

องค์ประกอบนี้จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิดรวมถึง ATP, DNA, RNA นั้นถูกดูดซับโดยพืชในรูปของไอออนของกรดออร์โธฟอสฟอริกเท่านั้น (P0 3 4 +) มันเป็นขององค์ประกอบที่จำกัดการผลิตขั้นต้นทั้งบนบกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในมหาสมุทรเนื่องจากกองทุนแลกเปลี่ยนฟอสฟอรัสในดินและน้ำมีขนาดเล็ก วัฏจักรขององค์ประกอบนี้ในระดับชีวมณฑลไม่ได้ปิด

บนพื้นดิน พืชดึงฟอสเฟตจากดิน ซึ่งถูกปล่อยออกมาโดยตัวย่อยสลายจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ในดินที่เป็นด่างหรือเป็นกรด ความสามารถในการละลายของสารประกอบฟอสฟอรัสจะลดลงอย่างรวดเร็ว แหล่งสำรองหลักของฟอสเฟตมีอยู่ในหินที่สร้างขึ้นบนพื้นมหาสมุทรในอดีตทางธรณีวิทยา ในระหว่างการชะล้างหิน ส่วนหนึ่งของปริมาณสำรองเหล่านี้จะไหลลงสู่ดินและถูกชะล้างออกสู่แหล่งน้ำในรูปแบบของสารแขวนลอยและสารละลาย ในไฮโดรสเฟียร์ แพลงก์ตอนพืชใช้ฟอสเฟตผ่านห่วงโซ่อาหารไปยังไฮโดรไบโอออนอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในมหาสมุทร สารประกอบฟอสฟอรัสส่วนใหญ่ถูกฝังอยู่กับซากสัตว์และพืชที่ก้นทะเล จากนั้นจึงเปลี่ยนผ่านจากหินตะกอนไปสู่วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ ที่ระดับความลึก ฟอสเฟตที่ละลายจะจับกับแคลเซียม เกิดเป็นฟอสฟอไรต์และอะพาไทต์ ในความเป็นจริงแล้ว ในชีวมณฑล มีฟอสฟอรัสไหลไปในทิศทางเดียวจากหินของพื้นดินลงสู่ส่วนลึกของมหาสมุทร ดังนั้น กองทุนแลกเปลี่ยนในไฮโดรสเฟียร์จึงมีจำกัดมาก

ข้าว. 9. วัฏจักรฟอสฟอรัส

ฟอสฟอไรต์และอะพาไทต์บนบกถูกนำมาใช้ในการผลิตปุ๋ย การเข้ามาของฟอสฟอรัสในแหล่งน้ำจืดเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการ "เบ่งบาน"

วัฏจักรซัลเฟอร์ในชีวมณฑล

วัฏจักรของกำมะถันซึ่งจำเป็นต่อการสร้างกรดอะมิโนจำนวนหนึ่ง มีหน้าที่รับผิดชอบในโครงสร้างสามมิติของโปรตีน และได้รับการบำรุงรักษาในชีวมณฑลโดยแบคทีเรียหลายชนิด การเชื่อมโยงแต่ละส่วนในวงจรนี้เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์แอโรบิกที่ออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ของสารอินทรีย์ตกค้างเป็นซัลเฟต เช่นเดียวกับสารรีดิวเซอร์ซัลเฟตแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่ลดซัลเฟตเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ นอกจากกลุ่มแบคทีเรียซัลเฟอร์ที่ระบุไว้ในรายการแล้ว พวกมันยังออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นธาตุซัลเฟอร์และซัลเฟตอีกด้วย พืชดูดซับไอออน SO2-4 จากดินและน้ำเท่านั้น

วงแหวนที่อยู่ตรงกลางแสดงกระบวนการออกซิเดชัน (O) และรีดักชัน (R) ที่แลกเปลี่ยนกำมะถันระหว่างแหล่งซัลเฟตที่มีอยู่กับแหล่งไอออนซัลไฟด์ที่อยู่ลึกลงไปในดินและตะกอน

ข้าว. 10. วัฏจักรซัลเฟอร์ วงแหวนที่อยู่ตรงกลางแสดงให้เห็นกระบวนการออกซิเดชัน (0) และการรีดักชัน (R) โดยมีการแลกเปลี่ยนกำมะถันระหว่างแหล่งซัลเฟตที่มีอยู่กับแหล่งแร่เหล็กซัลไฟด์ที่อยู่ลึกลงไปในดินและตะกอน

การสะสมกำมะถันหลักเกิดขึ้นในมหาสมุทรโดยที่ไอออนซัลเฟตไหลอย่างต่อเนื่องจากพื้นดินโดยมีแม่น้ำไหลบ่า เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์ถูกปล่อยออกจากน้ำ ซัลเฟอร์บางส่วนจะถูกส่งกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์เป็นไดออกไซด์ และกลายเป็นกรดซัลฟิวริกในน้ำฝน การใช้ซัลเฟตและธาตุซัลเฟอร์ในปริมาณมากในอุตสาหกรรมและการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวนมากออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้เป็นอันตรายต่อพืช สัตว์ ผู้คน และทำหน้าที่เป็นแหล่งฝนกรด ซึ่งทำให้ผลกระทบเชิงลบจากการแทรกแซงของมนุษย์ในวัฏจักรกำมะถันรุนแรงขึ้น

อัตราการไหลเวียนของสาร

วัฏจักรของสารทั้งหมดเกิดขึ้นที่ความเร็วต่างกัน (รูปที่ 11)

ดังนั้นวัฏจักรขององค์ประกอบทางชีวภาพทั้งหมดบนโลกจึงได้รับการสนับสนุนโดยปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของส่วนต่างๆ พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยกิจกรรมของกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีหน้าที่แตกต่างกัน ระบบการไหลบ่าและการระเหยที่เชื่อมต่อมหาสมุทรและพื้นดิน กระบวนการไหลเวียนของมวลน้ำและอากาศ การกระทำของแรงโน้มถ่วง การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกและขนาดใหญ่อื่น ๆ - ขนาดกระบวนการทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์

ชีวมณฑลทำหน้าที่เป็นระบบที่ซับซ้อนเพียงระบบเดียวซึ่งมีวัฏจักรของสารต่างๆ เกิดขึ้น ตัวขับเคลื่อนหลักของสิ่งเหล่านี้ วัฏจักรคือสิ่งมีชีวิตบนโลก สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจัดให้มีกระบวนการสังเคราะห์ การเปลี่ยนรูป และการสลายตัวของอินทรียวัตถุ

ข้าว. 11. อัตราการไหลเวียนของสาร (P. Cloud, A. Jibor, 1972)

พื้นฐานของมุมมองทางนิเวศของโลกคือความคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดถูกล้อมรอบด้วยปัจจัยต่างๆ มากมายที่มีอิทธิพลต่อมัน ซึ่งเมื่อรวมกันเป็นที่อยู่อาศัยของมัน นั่นก็คือ ไบโอโทป เพราะฉะนั้น, biotope - ส่วนหนึ่งของดินแดนที่เป็นเนื้อเดียวกันในแง่ของสภาพความเป็นอยู่ของพืชหรือสัตว์บางชนิด(ความลาดชันของหุบเขา, วนอุทยานเมือง, ทะเลสาบขนาดเล็กหรือส่วนหนึ่งของทะเลสาบขนาดใหญ่ แต่มีสภาพเป็นเนื้อเดียวกัน - ส่วนชายฝั่ง, ส่วนน้ำลึก)

สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเฉพาะของไบโอโทปนั้นประกอบขึ้นเป็นส่วนประกอบ ชุมชนชีวิตหรือ biocenosis(สัตว์ พืช และจุลินทรีย์ในทะเลสาบ ทุ่งหญ้า ชายฝั่ง)

ชุมชนที่มีชีวิต (biocenosis) ก่อตัวเป็นหนึ่งเดียวโดยมีไบโอโทปซึ่งเรียกว่า ระบบนิเวศน์ (ระบบนิเวศ)ตัวอย่างของระบบนิเวศทางธรรมชาติ ได้แก่ จอมปลวก ทะเลสาบ บ่อน้ำ ทุ่งหญ้า ป่าไม้ เมือง ฟาร์ม ตัวอย่างคลาสสิกของระบบนิเวศเทียมคือยานอวกาศ อย่างที่คุณเห็น ที่นี่ไม่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่เข้มงวด ใกล้กับแนวคิดของระบบนิเวศคือแนวคิด ไบโอจีโอซีโนซิส

องค์ประกอบหลักของระบบนิเวศคือ:

• สภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต (ไม่มีชีวิต)ได้แก่น้ำ แร่ธาตุ ก๊าซ ตลอดจนอินทรียวัตถุและฮิวมัส
• ส่วนประกอบทางชีวภาพซึ่งรวมถึง: ผู้ผลิตหรือผู้ผลิต (พืชสีเขียว) ผู้บริโภคหรือผู้บริโภค (สิ่งมีชีวิตที่กินผู้ผลิต) และผู้ย่อยสลายหรือผู้ย่อยสลาย (จุลินทรีย์)

ธรรมชาติดำเนินการอย่างประหยัดอย่างยิ่ง ดังนั้นชีวมวลที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต (สารในร่างกายของสิ่งมีชีวิต) และพลังงานที่พวกมันมีอยู่จึงถูกถ่ายโอนไปยังสมาชิกอื่น ๆ ของระบบนิเวศ: สัตว์กินพืช สัตว์เหล่านี้ถูกสัตว์อื่นกิน กระบวนการนี้เรียกว่า อาหารหรือโภชนาการห่วงโซ่ในธรรมชาติ ห่วงโซ่อาหารมักจะมาบรรจบกัน ก่อตัวเป็นใยอาหาร

ตัวอย่างของห่วงโซ่อาหาร: พืช - สัตว์กินพืช - ผู้ล่า; ธัญพืช - หนูนา - สุนัขจิ้งจอก ฯลฯ และใยอาหารแสดงในรูป 12.

ดังนั้นสถานะของความสมดุลในชีวมณฑลจึงขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตซึ่งได้รับการดูแลรักษาผ่านการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงานอย่างต่อเนื่องระหว่างองค์ประกอบทั้งหมดของระบบนิเวศ

ในการไหลเวียนแบบปิดของระบบนิเวศทางธรรมชาติพร้อมกับปัจจัยอื่น ๆ จำเป็นต้องมีการมีส่วนร่วมของสองปัจจัย: การมีอยู่ของผู้ย่อยสลายและการจัดหาพลังงานแสงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง ในระบบนิเวศในเมืองและระบบนิเวศเทียม มีผู้ย่อยสลายน้อยหรือไม่มีเลย ดังนั้นของเสียที่เป็นของเหลว ของแข็ง และก๊าซจึงสะสม ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม

ข้าว. 12. ใยอาหารและทิศทางการไหลของสสาร

มีองค์ประกอบทางเคมีหลายอย่างบนโลกนี้หากไม่มีสิ่งมีชีวิตก็คงเป็นไปไม่ได้ หนึ่งในนั้นคือคาร์บอน มันมีอยู่ในทุกโมเลกุลของสารอินทรีย์และทำหน้าที่เป็นตัวสร้างของมัน โครงการวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติเป็นกระบวนการต่อเนื่องของการเปลี่ยนแปลงร่วมกันจากสถานะอินทรีย์ไปเป็นสถานะอนินทรีย์ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

หลักการพื้นฐานของวัฏจักรธรรมชาติ

สารประกอบทั้งหมดบนโลกแบ่งออกเป็นสองประเภท: อินทรีย์และอนินทรีย์ ประการแรกเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต อย่างหลังสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่มีรูปแบบสิ่งมีชีวิตอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมี

การเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเรียกว่า "วัฏจักรของสาร" คาร์บอนครองตำแหน่งผู้นำในระบบนี้

มีสารประกอบอนินทรีย์ในบรรยากาศ น้ำ และดิน ที่ถูกสิ่งมีชีวิตดูดซับไว้ ส่วนใหญ่มักเป็นพืชโปรโตซัวและเชื้อรา พวกมันสร้างสารประกอบอินทรีย์ใหม่ที่ถูกดูดซับโดยสัตว์ชั้นสูง หลังจากการตาย จุลินทรีย์จะเปลี่ยนสารประกอบคาร์บอนให้เป็นสารอนินทรีย์อีกครั้ง นี่คือวิธีที่สามารถอธิบายวัฏจักรคาร์บอนในชีวมณฑลได้ในแง่ทั่วไป แต่มีความแตกต่างส่วนตัวมากมายที่นี่

การสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ

คาร์บอนส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ มันเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการหายใจและการเผาไหม้ มันอยู่ในรูปของก๊าซที่พืชสามารถดูดซับได้ง่ายที่สุด เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้วที่พืชได้เรียนรู้ที่จะแปรรูปก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ ด้วยความช่วยเหลือของคลอโรฟิลล์ ปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนเกิดขึ้นในใบเมื่อมีแสงแดด เป็นผลให้ได้รับออกซิเจนโมโนและโพลีคาร์โบไฮเดรต ชื่อนี้บ่งบอกว่าองค์ประกอบของสารเหล่านี้ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต

พืชชนิดเดียวกันสามารถหายใจได้เมื่อมีแสงแดดไม่เพียงพอ ในระหว่างกระบวนการนี้ ออกซิเจนจะถูกใช้และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกผลิตขึ้น นี่คือวิธีที่วัฏจักรคาร์บอนที่ง่ายที่สุดเกิดขึ้นในธรรมชาติ แต่นี่เป็นเพียงตัวอย่างของพืชเท่านั้น และยังมีจุลินทรีย์ เชื้อรา และสัตว์ ซึ่งรวมอยู่ในการเคลื่อนไหวขององค์ประกอบที่เป็นปัญหาในชีวมณฑลด้วย

จุลินทรีย์และการหมุนเวียนคาร์บอนในระบบนิเวศ

สิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดในโลกสามารถเรียกได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของห่วงโซ่อาหารได้อย่างปลอดภัย ต้องขอบคุณพวกเขาที่สารประกอบอินทรีย์จำนวนมากเข้าถึงพืชและสัตว์ที่สูงขึ้น

เมื่อสิ่งมีชีวิตตายและหยุดทำงาน พวกมันจะไปจบลงที่ดินหรือใต้ก้นมหาสมุทรโลก พวกมันคงจะอยู่ที่นั่นถ้าไม่ใช่เพราะแบคทีเรียและโปรโตซัวที่เริ่มแปรรูปสารประกอบอินทรีย์ ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือทำให้คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนง่ายขึ้น สารประกอบใหม่ถูกนำมาใช้เพื่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิต ดังนั้น คาร์บอนจึงเริ่มวงจรใหม่ของการเคลื่อนที่ในธรรมชาติ

แบคทีเรียบางชนิดไม่ต้องการออกซิเจนเพื่อสลายโมเลกุลอินทรีย์ บางคนทำงานได้ดีมากเมื่อไม่มีงานทำ

ต้องขอบคุณจุลินทรีย์ที่ทำให้วัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติเกิดขึ้นในรูปแบบของการอยู่ร่วมกัน ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนที่พบในพืชทุกชนิด กระเพาะของสัตว์ไม่สามารถย่อยและดูดซึมได้ แต่อาร์ติโอแดคทิลได้เรียนรู้ที่จะดำรงอยู่ร่วมกับแบคทีเรียบางชนิด ส่วนหลังจะอยู่ในท้องของสัตว์และสลายเซลลูโลสให้เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว ซึ่งจากนั้นร่างกายของอาร์ติโอแดคทิลจะดูดซึมได้ง่าย

การเคลื่อนตัวของคาร์บอนบนบก

มีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.33% ในบรรยากาศ ซึ่งมากเกินพอสำหรับพืชสีเขียวที่จะดูดซับ บนบก นี่คือจุดเริ่มต้นของวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติ

พืชทำหน้าที่เป็นก้าวแรกในห่วงโซ่อาหาร พวกมันถูกกินโดยสัตว์กินพืชซึ่งตามกฎแล้วจะตกเป็นเหยื่อของสัตว์นักล่า หลังจากการตายของสารอินทรีย์จะเข้าสู่ดินซึ่งพวกมันถูกแปรรูปโดยแมลงและจุลินทรีย์ กระบวนการชีวิตของพวกเขาส่วนใหญ่มักปล่อยสารประกอบอนินทรีย์ออกมา อินทรียวัตถุที่ถูกย่อยยังสามารถกลายเป็นอาหารของสัตว์ในห่วงโซ่อาหารที่สูงขึ้นได้

หายากมากที่สารอินทรีย์จะถูกเก็บรักษาไว้ในรูปแบบนี้เป็นเวลานาน เรารู้ว่าพวกมันเป็นแร่ธาตุ เช่น พีท ถ่านหิน น้ำมัน มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์จากสารประกอบเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติ

วัฏจักรคาร์บอนในน้ำ

มหาสมุทรยังเป็นสภาพแวดล้อมที่วัฏจักรคาร์บอนเกิดขึ้นในชีวมณฑลด้วย แต่กระบวนการนี้ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย ประเด็นก็คือคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำได้ไม่ดี ดังนั้นการดูดซึมจึงยากนิดหน่อย ในชั้นบนของมหาสมุทรจะมีแพลงก์ตอนอยู่เสมอซึ่งทำหน้าที่ประมวลผลคาร์บอนไดออกไซด์ นี่คือจุดเริ่มต้นของห่วงโซ่อาหารในน้ำ จากนั้นทุกอย่างก็เหมือนกับบนบก สิ่งมีชีวิตที่สูงกว่ากินสิ่งมีชีวิตที่ต่ำกว่า เป็นผลให้พวกมันตายและจมลงสู่ก้นบ่อซึ่งจุลินทรีย์อื่น ๆ นำไปแปรรูป

ในบางกรณี วัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติสามารถปะปนกันได้ทั้งบนบกและในทะเล แต่การเคลื่อนไหวดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยนักที่ต้องพิจารณาแยกกัน มีสัตว์จำนวนหนึ่งที่อาศัยอยู่ในทั้งสององค์ประกอบ

กิจกรรมชีวิตของมนุษย์

ข้างต้น เราได้ดูคำอธิบายคลาสสิกของวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติ แต่กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับบุคคลที่ผ่านพ้นกิจกรรมชีวิตของสัตว์มาเป็นเวลานาน เขาเริ่มสร้างธรรมชาติขึ้นใหม่ให้ตรงกับความต้องการของตนเองโดยใช้ทรัพยากรที่มีอยู่

เนื่องจากมนุษย์ ปริมาณพื้นที่สีเขียวที่แปลงคาร์บอนไดออกไซด์อนินทรีย์เป็นคาร์โบไฮเดรตอินทรีย์จึงลดลงทุกปี ในขณะเดียวกันก็เผาผลาญแร่ธาตุ ทำให้ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่ความไม่สมดุลในการไหลเวียนของสารนี้ การดำเนินกลยุทธ์ทางธุรกิจที่กำหนดไว้อย่างต่อเนื่องสามารถก่อให้เกิดหายนะด้านสิ่งแวดล้อมได้อย่างแท้จริง

ปรากฏการณ์เรือนกระจก

คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก มันดักจับพลังงานความร้อนไว้ใกล้พื้นผิวโลก อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นครึ่งองศาจะทำให้น้ำแข็งละลาย

ต่อไปนี้พื้นที่มหาสมุทรโลกจะเพิ่มขึ้น สัตว์และพืชจำนวนมากจะตาย ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศในชั้นบรรยากาศจะค่อยๆ ลดลง และน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งที่ขั้วอีกครั้ง

ด้วยวิธีนี้ ระบบนิเวศจะ ​​"รีบูต" เพื่อทำให้วงจรคาร์บอนเหมาะสมที่สุดให้เป็นปกติ

เปอร์เซ็นต์

ตลอดหลายพันล้านปีของการดำรงอยู่ของโลก สิ่งมีชีวิตหลายชนิดได้ปรากฏตัวและหายไปบนนั้น สิ่งเหล่านี้ล้วนมีอิทธิพลต่อวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา องค์ประกอบนี้สะสมอยู่ในสารประกอบอินทรีย์จำนวน 6,000,000 พันล้านตัน ซึ่งรวมถึงสิ่งมีชีวิตและสารคาร์บอนฟอสซิล

นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่านี่คือประมาณ 1/5 ของคาร์บอนทั้งหมดบนโลก หากไม่มีวัฏจักรของมัน เมื่อเวลาผ่านไปชีวิตบนโลกก็จะเป็นไปไม่ได้

จากกระบวนการนี้ สิ่งมีชีวิตจึงสะสมคาร์บอนประมาณ 400 พันล้านตัน ซึ่งบางส่วนกลับคืนสู่ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ส่วนที่เหลือยังคงหมุนเวียนอยู่ในโลกที่มีชีวิต ซึ่งสนับสนุนการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้

บทบาทของสารประกอบคาร์บอนในธรรมชาติ

นักวิทยาศาสตร์ตระหนักมานานแล้วถึงความสำคัญของคาร์บอนในธรรมชาติ มันเป็นสารประกอบแรกที่ก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตบนโลกในที่สุด ปัจจุบันมันเป็นหน่วยการสร้างหลักของโมเลกุลที่มีชีวิตทั้งหมด

อันดับแรกในรายการนี้คือคาร์โบไฮเดรต เกิดขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พวกเขามีบทบาทเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับพืชและเป็นแหล่งพลังงานสำหรับสัตว์ วิทยาศาสตร์รู้จักคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ใช่พืชชนิดหนึ่ง - ไกลโคเจน ผลิตในตับของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำรอง

ในร่างกายของสัตว์ คาร์โบไฮเดรตจะถูกแบ่งออกเป็นน้ำและพลังงาน แต่อาจเป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์ไขมันได้ เป็นแบตเตอรี่สัตว์ชนิดหนึ่งที่สะสมเพื่อใช้ในอนาคตเมื่อพลังงานขาดแคลน อีกทั้งยังเป็นฉนวนกันความร้อนสำหรับสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น

พื้นฐานของเซลล์สัตว์คือโปรตีน นี่เป็นโมเลกุลที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งประกอบด้วยสายโซ่ของกรดอะมิโน วัสดุก่อสร้างสำหรับอย่างหลังก็เป็นคาร์บอนเช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะประเมินค่าสูงไปถึงบทบาทขององค์ประกอบนี้ต่อชีวิตบนโลกของเรา

การไหลเวียนของสารในชีวมณฑลเป็น "การเดินทาง" ขององค์ประกอบทางเคมีบางอย่างตามห่วงโซ่อาหารของสิ่งมีชีวิตด้วยพลังงานของดวงอาทิตย์ ในระหว่าง "การเดินทาง" องค์ประกอบบางอย่างหล่นลงมาและคงอยู่บนพื้นตามกฎด้วยเหตุผลหลายประการ สถานที่ของพวกเขาถูกยึดครองโดยสถานที่เดียวกันกับที่มักจะมาจากชั้นบรรยากาศ นี่เป็นคำอธิบายที่ง่ายที่สุดเกี่ยวกับสิ่งที่รับประกันชีวิตบนโลก หากการเดินทางดังกล่าวถูกขัดจังหวะด้วยเหตุผลบางประการ การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดก็จะยุติลง

เพื่ออธิบายวัฏจักรของสารในชีวมณฑลโดยย่อ จำเป็นต้องระบุจุดเริ่มต้นหลายประการ ประการแรก องค์ประกอบทางเคมีมากกว่าเก้าสิบชนิดที่รู้จักและพบในธรรมชาติ ประมาณสี่สิบองค์ประกอบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต ประการที่สอง ปริมาณของสารเหล่านี้มีจำกัด ประการที่สาม เรากำลังพูดถึงเฉพาะเกี่ยวกับชีวมณฑลเท่านั้น นั่นคือเกี่ยวกับเปลือกโลกที่มีชีวิต และดังนั้น เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต ประการที่สี่ พลังงานที่ก่อให้เกิดวัฏจักรคือพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์ พลังงานที่สร้างขึ้นในบาดาลของโลกอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่างๆ ไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการที่กำลังพิจารณา และสิ่งสุดท้ายอย่างหนึ่ง จำเป็นต้องก้าวไปข้างหน้าถึงจุดเริ่มต้นของ "การเดินทาง" นี้ มันเป็นเงื่อนไขเนื่องจากไม่สามารถมีจุดสิ้นสุดและจุดเริ่มต้นของวงกลมได้ แต่จำเป็นเพื่อที่จะเริ่มต้นที่ไหนสักแห่งเพื่ออธิบายกระบวนการ เริ่มจากลิงค์ต่ำสุดของห่วงโซ่อาหาร - ด้วยตัวย่อยสลายหรือผู้ขุดหลุมฝังศพ

สัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง หนอน ตัวอ่อน จุลินทรีย์ แบคทีเรีย และสัตว์กินเนื้ออื่น ๆ ที่ใช้ออกซิเจนและใช้พลังงาน แปรรูปองค์ประกอบทางเคมีอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ที่เหมาะสมสำหรับการให้อาหารสิ่งมีชีวิตและการเคลื่อนที่ต่อไปตามห่วงโซ่อาหาร นอกจากนี้ สารอินทรีย์เหล่านี้ยังถูกบริโภคโดยผู้บริโภคหรือผู้บริโภค ซึ่งรวมถึงสัตว์ นก ปลา และอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน แต่ยังรวมถึงพืชด้วย หลังเป็นผู้ผลิตหรือผู้ผลิต พวกเขาใช้สารอาหารและพลังงานเหล่านี้เพื่อผลิตออกซิเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักที่เหมาะสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลก ผู้บริโภค ผู้ผลิต และแม้แต่ผู้ย่อยสลายก็เสียชีวิต ซากศพของพวกเขาพร้อมกับสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในนั้น "ตกลงมา" เมื่อกำจัดผู้ขุดหลุมศพ

และทุกอย่างก็เกิดขึ้นซ้ำอีกครั้ง ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนทั้งหมดที่มีอยู่ในชีวมณฑลจะเสร็จสิ้นการหมุนเวียนในปี 2000 และคาร์บอนไดออกไซด์ในปี 300 วัฏจักรดังกล่าวมักเรียกว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมี

สารอินทรีย์บางชนิดในระหว่าง “การเดินทาง” จะเกิดปฏิกิริยาและปฏิกิริยากับสารอื่นๆ เป็นผลให้เกิดสารผสมขึ้นซึ่งในรูปแบบที่มีอยู่นั้นไม่สามารถผ่านกระบวนการโดยตัวย่อยสลายได้ สารผสมดังกล่าวยังคง "เก็บ" ไว้ในพื้นดิน สารอินทรีย์บางชนิดที่ตกบน "โต๊ะ" ของนักขุดดินไม่สามารถแปรรูปได้ ไม่ใช่ทุกสิ่งที่สามารถเน่าเปื่อยได้ด้วยความช่วยเหลือของแบคทีเรีย ซากที่ไม่เน่าเปื่อยดังกล่าวจะถูกนำไปจัดเก็บ ทุกสิ่งที่ยังคงอยู่ในการจัดเก็บหรือสำรองจะถูกลบออกจากกระบวนการ และไม่รวมอยู่ในวงจรของสารในชีวมณฑล

ดังนั้นในชีวมณฑล วัฏจักรของสารซึ่งเป็นแรงผลักดันซึ่งเป็นกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ หนึ่ง - กองทุนสำรอง - เป็นส่วนหนึ่งของสารที่ไม่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตและไม่มีส่วนร่วมในการไหลเวียนในขณะนี้ และประการที่สองคือกองทุนหมุนเวียน เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสารที่สิ่งมีชีวิตใช้อย่างแข็งขัน

อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานใดที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกมาก ได้แก่: ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และอื่นๆ สารประกอบหลักในการไหลเวียนคือน้ำ

ออกซิเจน

วัฏจักรของออกซิเจนในชีวมณฑลควรเริ่มต้นด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันปรากฏขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน มันถูกปล่อยออกมาโดยพืชจากโมเลกุลของน้ำภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์ ออกซิเจนยังเกิดขึ้นในชั้นบนของบรรยากาศในระหว่างปฏิกิริยาเคมีในไอน้ำ ซึ่งสารประกอบเคมีสลายตัวภายใต้อิทธิพลของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แต่นี่เป็นแหล่งออกซิเจนเพียงเล็กน้อย สิ่งสำคัญคือการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนก็พบได้ในน้ำเช่นกัน แม้ว่าจะมีน้อยกว่าในชั้นบรรยากาศถึง 21 เท่าก็ตาม

สิ่งมีชีวิตจะใช้ออกซิเจนในการหายใจ นอกจากนี้ยังเป็นสารออกซิไดซ์สำหรับเกลือแร่ต่างๆ

และคนเราก็เป็นผู้ใช้ออกซิเจน แต่ด้วยจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การบริโภคนี้ได้เพิ่มขึ้นหลายเท่า เนื่องจากออกซิเจนถูกเผาหรือผูกไว้ระหว่างการดำเนินการของการผลิตทางอุตสาหกรรม การขนส่ง เพื่อตอบสนองความต้องการในครัวเรือนและอื่น ๆ ในชีวิตมนุษย์ กองทุนแลกเปลี่ยนออกซิเจนที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ในชั้นบรรยากาศมีจำนวน 5% ของปริมาตรทั้งหมดนั่นคือออกซิเจนมากที่ผลิตขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงตามที่มีการบริโภคไป ตอนนี้ปริมาณนี้มีขนาดเล็กลงอย่างหายนะ พูดอีกอย่างก็คือ ออกซิเจนถูกใช้ไปจากเงินสำรองฉุกเฉิน จากตรงนั้นไม่มีใครมาเสริมเลย

ปัญหานี้บรรเทาลงได้เล็กน้อยจากข้อเท็จจริงที่ว่าขยะอินทรีย์บางส่วนไม่ได้ผ่านกระบวนการแปรรูปและไม่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่เน่าเปื่อยได้ แต่ยังคงอยู่ในหินตะกอนซึ่งก่อตัวเป็นพีท ถ่านหิน และแร่ธาตุที่คล้ายกัน

หากผลลัพธ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือออกซิเจน วัตถุดิบก็คือคาร์บอน

ไนโตรเจน

วัฏจักรไนโตรเจนในชีวมณฑลเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไลโปโปรตีน ATP คลอโรฟิลล์ และอื่นๆ ไนโตรเจนในรูปโมเลกุลพบได้ในชั้นบรรยากาศ เมื่อรวมกับสิ่งมีชีวิตแล้ว นี่เป็นเพียงประมาณ 2% ของไนโตรเจนทั้งหมดบนโลก ในรูปแบบนี้แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเท่านั้นที่สามารถบริโภคได้ สำหรับส่วนที่เหลือของโลกพืช ไนโตรเจนในรูปแบบโมเลกุลไม่สามารถทำหน้าที่เป็นอาหารได้ แต่สามารถแปรรูปได้เฉพาะในรูปของสารประกอบอนินทรีย์เท่านั้น สารประกอบดังกล่าวบางชนิดเกิดขึ้นเมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองและตกลงไปในน้ำและดินเมื่อมีฝนตก

“ผู้รีไซเคิล” ของไนโตรเจนหรือตัวตรึงไนโตรเจนที่ใช้งานมากที่สุดคือแบคทีเรียที่เป็นปม พวกมันจับตัวอยู่ในเซลล์ของรากพืชตระกูลถั่วและเปลี่ยนโมเลกุลไนโตรเจนให้เป็นสารประกอบที่เหมาะกับพืช หลังจากที่พวกมันตาย ดินก็จะอุดมไปด้วยไนโตรเจนเช่นกัน

แบคทีเรียที่เน่าเปื่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย บางส่วนเข้าไปในชั้นบรรยากาศ และส่วนที่เหลือถูกออกซิไดซ์โดยแบคทีเรียประเภทอื่น ๆ ให้เป็นไนไตรต์และไนเตรต ในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้จะถูกป้อนเป็นอาหารให้กับพืชและถูกรีดิวซ์เป็นออกไซด์และโมเลกุลไนโตรเจนโดยแบคทีเรียไนตริไฟดิ้ง ซึ่งกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้ง

ดังนั้นจึงชัดเจนว่าแบคทีเรียประเภทต่างๆ มีบทบาทสำคัญในวัฏจักรไนโตรเจน และถ้าคุณทำลายสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อย่างน้อย 20 ชนิด ชีวิตบนโลกนี้ก็จะหยุดลง

และอีกครั้งหนึ่งวงจรที่ถูกสร้างขึ้นก็ถูกทำลายโดยมนุษย์ เพื่อเพิ่มผลผลิต เขาเริ่มใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนอย่างจริงจัง

คาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอนในชีวมณฑลเชื่อมโยงกับการไหลเวียนของออกซิเจนและไนโตรเจนอย่างแยกไม่ออก

ในชีวมณฑล แผนวัฏจักรคาร์บอนขึ้นอยู่กับกิจกรรมชีวิตของพืชสีเขียวและความสามารถในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นออกซิเจน ซึ่งก็คือ การสังเคราะห์ด้วยแสง

คาร์บอนมีปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ ในรูปแบบต่างๆ และเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์เกือบทุกประเภท เช่น เป็นส่วนหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน มันถูกละลายในน้ำซึ่งมีเนื้อหาสูงกว่าในบรรยากาศมาก

แม้ว่าคาร์บอนจะไม่ได้อยู่ในสิบอันดับแรกในแง่ของความชุก แต่ในสิ่งมีชีวิตนั้นคาร์บอนคิดเป็น 18 ถึง 45% ของมวลแห้ง

มหาสมุทรทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมระดับคาร์บอนไดออกไซด์ ทันทีที่ส่วนแบ่งในอากาศเพิ่มขึ้น น้ำจะลดระดับลงโดยการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ ผู้บริโภคคาร์บอนในมหาสมุทรอีกรายหนึ่งคือสิ่งมีชีวิตในทะเลซึ่งใช้คาร์บอนในการสร้างเปลือกหอย

วัฏจักรคาร์บอนในชีวมณฑลขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ซึ่งเป็นกองทุนแลกเปลี่ยนชนิดหนึ่ง มันถูกเติมเต็มด้วยการหายใจของสิ่งมีชีวิต แบคทีเรีย เชื้อรา และจุลินทรีย์อื่นๆ ที่มีส่วนร่วมในกระบวนการสลายตัวของสารอินทรีย์ตกค้างในดินยังมีส่วนร่วมในการเติมเต็มคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอีกด้วย ในถ่านหินและถ่านหินสีน้ำตาล พีท หินน้ำมัน และตะกอนที่คล้ายกัน แต่กองทุนสำรองคาร์บอนหลักคือหินปูนและโดโลไมต์ คาร์บอนที่บรรจุอยู่นั้น “ถูกซ่อนไว้อย่างปลอดภัย” ในส่วนลึกของโลก และจะถูกปล่อยออกมาเฉพาะในช่วงการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกและการปล่อยก๊าซภูเขาไฟในระหว่างการปะทุเท่านั้น

เนื่องจากกระบวนการหายใจด้วยการปล่อยคาร์บอนและกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงที่มีการดูดซับผ่านสิ่งมีชีวิตอย่างรวดเร็วจึงมีคาร์บอนเพียงส่วนน้อยของโลกเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในวงจรนี้ หากกระบวนการนี้ไม่ตอบแทนกัน โรงงานซูชิเพียงอย่างเดียวก็จะใช้คาร์บอนทั้งหมดหมดในเวลาเพียง 4-5 ปี

ในปัจจุบัน ต้องขอบคุณกิจกรรมของมนุษย์ที่ทำให้โลกของพืชไม่ขาดแคลนคาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกเติมเต็มทันทีและพร้อมกันจากสองแหล่ง โดยการเผาไหม้ออกซิเจนในระหว่างการดำเนินงานของอุตสาหกรรม การผลิต และการขนส่ง ตลอดจนเกี่ยวข้องกับการใช้ "สินค้ากระป๋อง" เช่น ถ่านหิน พีท หินดินดาน และอื่นๆ สำหรับกิจกรรมของมนุษย์ประเภทนี้ เหตุใดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศจึงเพิ่มขึ้น 25%

ฟอสฟอรัส

วัฏจักรฟอสฟอรัสในชีวมณฑลมีความเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เช่น ATP, DNA, RNA และอื่นๆ

ปริมาณฟอสฟอรัสในดินและน้ำต่ำมาก เขตสงวนหลักอยู่ในหินที่ก่อตัวขึ้นในอดีตอันไกลโพ้น เมื่อหินเหล่านี้ผุกร่อน วัฏจักรฟอสฟอรัสก็เริ่มต้นขึ้น

ฟอสฟอรัสถูกดูดซึมโดยพืชในรูปของไอออนของกรดออร์โธฟอสฟอริกเท่านั้น นี่เป็นผลผลิตส่วนใหญ่จากการแปรรูปซากอินทรีย์โดยนักขุดหลุมศพ แต่ถ้าดินมีปัจจัยที่เป็นด่างหรือเป็นกรดสูงฟอสเฟตก็จะไม่ละลายในนั้น

ฟอสฟอรัสเป็นสารอาหารที่ดีเยี่ยมสำหรับแบคทีเรียประเภทต่างๆ โดยเฉพาะสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียวซึ่งมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วเมื่อมีปริมาณฟอสฟอรัสเพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตามฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะถูกพาไปกับแม่น้ำและน้ำอื่นๆ ลงสู่มหาสมุทร ที่นั่นแพลงก์ตอนพืชจะถูกกินอย่างแข็งขัน และนกทะเลและสัตว์สายพันธุ์อื่น ๆ ก็กินด้วยเช่นกัน ต่อมาฟอสฟอรัสตกลงสู่พื้นมหาสมุทรและก่อตัวเป็นหินตะกอน นั่นคือมันกลับคืนสู่พื้นดินภายใต้ชั้นน้ำทะเลเท่านั้น

อย่างที่คุณเห็น วัฏจักรฟอสฟอรัสมีความเฉพาะเจาะจง เป็นการยากที่จะเรียกมันว่าวงจรเนื่องจากไม่ได้ปิด

กำมะถัน

ในชีวมณฑล วัฏจักรซัลเฟอร์จำเป็นต่อการก่อตัวของกรดอะมิโน ทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติของโปรตีน มันเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตที่ใช้ออกซิเจนเพื่อสังเคราะห์พลังงาน พวกมันออกซิไดซ์ซัลเฟอร์เป็นซัลเฟต และสิ่งมีชีวิตก่อนนิวเคลียร์เซลล์เดียวจะลดซัลเฟตเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ นอกจากนี้แบคทีเรียกำมะถันทั้งกลุ่มยังออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นกำมะถันและจากนั้นเป็นซัลเฟต พืชสามารถใช้ซัลเฟอร์ไอออนจากดินได้เท่านั้น - SO 2-4 ดังนั้นจุลินทรีย์บางชนิดจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ในขณะที่บางชนิดเป็นตัวรีดิวซ์

สถานที่ที่กำมะถันและอนุพันธ์สะสมอยู่ในชีวมณฑลคือมหาสมุทรและบรรยากาศ ซัลเฟอร์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยปล่อยไฮโดรเจนซัลไฟด์ออกจากน้ำ นอกจากนี้ ซัลเฟอร์จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของไดออกไซด์เมื่อมีการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตและเพื่อใช้ในครัวเรือน ส่วนใหญ่เป็นถ่านหิน ที่นั่นมันจะออกซิไดซ์และกลายเป็นกรดซัลฟิวริกในน้ำฝนและตกลงสู่พื้นด้วย ฝนกรดเองก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อพืชและสัตว์ทั้งโลกและยิ่งไปกว่านั้นเมื่อมีพายุและน้ำละลายก็เข้าสู่แม่น้ำ แม่น้ำนำพาไอออนซัลเฟอร์ซัลเฟตลงสู่มหาสมุทร

ซัลเฟอร์ยังมีอยู่ในหินในรูปของซัลไฟด์และในรูปของก๊าซ - ไฮโดรเจนซัลไฟด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ก้นทะเลมีแหล่งสะสมของกำมะถันพื้นเมือง แต่ทั้งหมดนี้เป็น "สำรอง"

น้ำ

ไม่มีสารที่แพร่หลายอีกต่อไปในชีวมณฑล ปริมาณสำรองส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบน้ำทะเลและมหาสมุทรที่มีรสเค็มขม - ประมาณ 97% ส่วนที่เหลือเป็นน้ำจืด ธารน้ำแข็ง และน้ำใต้ดินและน้ำใต้ดิน

วัฏจักรของน้ำในชีวมณฑลตามอัตภาพเริ่มต้นจากการระเหยออกจากพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำและใบพืช และมีจำนวนประมาณ 500,000 ลูกบาศก์เมตร กม. มันกลับมาในรูปของการตกตะกอน ซึ่งตกลงสู่แหล่งน้ำโดยตรง หรือโดยผ่านดินและน้ำใต้ดิน

บทบาทของน้ำในชีวมณฑลและประวัติความเป็นมาของวิวัฒนาการนั้นทำให้ทุกชีวิตนับตั้งแต่วินาทีที่มันปรากฏตัวขึ้นนั้นต้องอาศัยน้ำโดยสิ้นเชิง ในชีวมณฑล น้ำได้ผ่านวงจรการสลายตัวและกำเนิดหลายครั้งผ่านสิ่งมีชีวิต

วัฏจักรของน้ำส่วนใหญ่เป็นกระบวนการทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม สัตว์และโดยเฉพาะพืชโลกมีส่วนสำคัญในเรื่องนี้ การระเหยของน้ำจากพื้นที่ผิวใบของต้นไม้ทำให้ป่าไม้สามารถระเหยน้ำได้มากถึง 50 ตันต่อวัน

หากการระเหยของน้ำจากพื้นผิวอ่างเก็บน้ำเป็นไปตามธรรมชาติสำหรับการไหลเวียนดังนั้นสำหรับทวีปที่มีเขตป่าไม้กระบวนการดังกล่าวเป็นวิธีเดียวและหลักในการรักษาไว้ ที่นี่การไหลเวียนเกิดขึ้นราวกับอยู่ในวงจรปิด การตกตะกอนเกิดจากการระเหยของพื้นผิวดินและพืช

ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชใช้ไฮโดรเจนที่มีอยู่ในโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์ใหม่และปล่อยออกซิเจน และในทางกลับกัน ในกระบวนการหายใจ สิ่งมีชีวิตจะเกิดกระบวนการออกซิเดชันและน้ำก็ก่อตัวขึ้นอีกครั้ง

เมื่ออธิบายการหมุนเวียนของสารเคมีประเภทต่างๆ เรากำลังเผชิญกับอิทธิพลของมนุษย์ที่กระตือรือร้นมากขึ้นต่อกระบวนการเหล่านี้ ในปัจจุบัน ธรรมชาติซึ่งมีประวัติศาสตร์การอยู่รอดมาหลายพันล้านปี กำลังเผชิญกับกฎระเบียบและการฟื้นฟูสมดุลที่ถูกรบกวน แต่อาการแรกของ “โรค” ก็มีอยู่แล้ว และนี่คือ “ภาวะเรือนกระจก” เมื่อพลังงานสองอย่าง: แสงอาทิตย์และสะท้อนจากโลกไม่ได้ปกป้องสิ่งมีชีวิต แต่ในทางกลับกันกลับเสริมสร้างซึ่งกันและกัน ส่งผลให้อุณหภูมิโดยรอบสูงขึ้น การเพิ่มขึ้นดังกล่าวจะมีผลกระทบอะไรบ้าง นอกเหนือจากการละลายอย่างรวดเร็วของธารน้ำแข็งและการระเหยของน้ำจากพื้นผิวมหาสมุทร พื้นดิน และพืชพรรณ

วิดีโอ - วัฏจักรของสารในชีวมณฑล

ในบรรดาวัฏจักรชีวธรณีเคมีทั้งหมด วัฏจักรคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัฏจักรที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่ง แหล่งสะสมหลักของสารนี้คือ:

ไฮโดรสเฟียร์ (1.3∙1,014 ตัน)

บรรยากาศ (2.3∙1,012 ตัน)

ชีวมณฑล (2.0∙1,012 ตันของคาร์บอน) (ในรูปของคาร์บอน)

แหล่งที่มาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ปฐมภูมิในชีวมณฑลคือกิจกรรมของภูเขาไฟที่เกี่ยวข้องกับการสลายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเนื้อโลกและขอบฟ้าด้านล่างของเปลือกโลก การอพยพของ CO2 ในชีวมณฑลเกิดขึ้นได้สองวิธี

วิธีแรกคือการดูดซับในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยการก่อตัวของกลูโคสและสารอินทรีย์อื่น ๆ ซึ่งเป็นที่มาของเนื้อเยื่อพืชทั้งหมด พืชสกัดคาร์บอนได้ประมาณ 150 พันล้านตันต่อปีในรูปของ CO2 จากชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง มีหลายตัวเลือกด้านล่าง:

การหายใจของพืช

สัตว์กินพืชสามารถกินพืชได้ ในกรณีนี้ คาร์บอนจะกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศ (ในกระบวนการหายใจของสัตว์และระหว่างการสลายตัวหลังความตาย) หรือสัตว์กินพืชจะถูกกินโดยสัตว์กินเนื้อ (ในกรณีนี้ คาร์บอนจะกลับมาสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้งใน วิธีเดียวกัน);

คาร์บอนสามารถคงอยู่ในพืชได้จนกว่าพืชจะตาย จากนั้นโมเลกุลของพวกมันจะไปยังตัวย่อยสลายอาหาร (สิ่งมีชีวิตที่กินอินทรียวัตถุที่ตายแล้วและในเวลาเดียวกันก็ทำลายมันให้เป็นสารประกอบอนินทรีย์ธรรมดา ๆ ) เช่น เห็ดและปลวก ในที่สุดคาร์บอนจะกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์

พืชอาจตายและไปอยู่ใต้ดิน จากนั้นพวกมันก็จะกลายเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน ในที่สุด

วิธีที่สองคือการละลายในน้ำทะเล คาร์บอนไดออกไซด์ CO2 มีคุณสมบัติผันผวนและละลายได้ง่าย - 0.88 ปริมาตรในน้ำ 1 ปริมาตร โดยเฉพาะในน้ำทะเล จากชั้นบรรยากาศ CO2 (30%) จะถูกดูดซับโดยไฮโดรสเฟียร์ คาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 100 พันล้านตันอยู่ในวงจรต่อเนื่องระหว่างชั้นบรรยากาศและมหาสมุทร

คาร์บอนไดออกไซด์มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในไฮโดรสเฟียร์:

CO2+H2O  H2CO3  H+ + HCO3-

ในกรณีที่ละลายโมเลกุล CO 2 ดั้งเดิมในน้ำทะเล มีหลายทางเลือกให้เลือก:

คาร์บอนไดออกไซด์สามารถกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศได้อย่างง่ายดาย (การแลกเปลี่ยนก๊าซร่วมกันระหว่างมหาสมุทรโลกกับบรรยากาศประเภทนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง)

คาร์บอนสามารถเข้าสู่เนื้อเยื่อของพืชหรือสัตว์ทะเลได้ จากนั้นจะค่อยๆสะสมเป็นตะกอนที่ก้นมหาสมุทรโลกและกลายเป็นหินปูนในที่สุดหรือจากตะกอนจะไหลลงสู่น้ำทะเลอีกครั้ง

วิธีที่ 2 การอพยพของคาร์บอนดำเนินการโดยการสร้างระบบคาร์บอเนตในแหล่งกักเก็บต่างๆ โดยที่ CO2 จะกลายเป็น H2CO3, HCO13, CO23 ด้วยความช่วยเหลือของแคลเซียม (หรือแมกนีเซียม) ที่ละลายในน้ำ คาร์บอเนต (CaCO3) จะถูกตกตะกอนผ่านวิถีทางชีวภาพและอะบิเจนิก ทำให้เกิดชั้นหินปูนหนาขึ้น ตามที่ A. B. Ronov กล่าวไว้ อัตราส่วนของคาร์บอนที่ฝังอยู่ในผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสงต่อคาร์บอนในหินคาร์บอเนตคือ 1:4

นอกจากวัฏจักรคาร์บอนขนาดใหญ่แล้ว ยังมีวัฏจักรคาร์บอนขนาดเล็กอีกจำนวนหนึ่งบนพื้นผิวบกและในมหาสมุทร

ปริมาณ CO2 ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเป็นกรดของน้ำทะเลจะคงที่เนื่องจากมีบัฟเฟอร์คาร์บอเนต-ไบคาร์บอเนต บัฟเฟอร์นี้ทำงานดังนี้: คาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำได้ และมีประมาณ 140 ล้านล้านละลายในมหาสมุทร t (เทียบกับ 2.6 ล้านล้านตันในชั้นบรรยากาศ) เมื่อมี CO2 มากเกินไป คาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ (CaCO3) จะกลายเป็นไบคาร์บอเนต Ca ที่ละลายน้ำได้ (HCO3)2 เมื่อขาดคาร์บอนไดออกไซด์ ไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้จะกลายเป็นคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ

ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์รวมที่เกาะติดกันทุกปีระหว่างการผุกร่อนของหินมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 2 พันล้านตัน นอกจากนี้ คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศยังถูกใช้ไปกับกระบวนการผุกร่อนของหิน โดยเปลี่ยนหินชนิดหลังให้เป็นคาร์บอเนตขนาดกลางก่อน แล้วจึงเปลี่ยนเป็นไฮโดรคาร์บอเนตซึ่งจะถูกชะล้างออกไปโดย น้ำและสะสมอยู่ในมหาสมุทร ตัวอย่างเช่น เมื่อเฟลด์สปาร์โดยเฉพาะอโนไทต์ถูกผุกร่อน จะเกิดแคลเซียมไบคาร์บอเนต:

Ca (Al2 Si2 O8) +CO2 = CaCO3+Al2 O3+2SiO2

CaCO3+CO2+H2O = Ca (HCO3)2

ดังนั้นบทบาทหลักในวัฏจักรคาร์บอนจึงมีบทบาทโดยสระน้ำคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ กองทุนนี้ได้รับการเติมเต็มด้วยการหายใจของพืชและสัตว์ ตลอดจนการย่อยสลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว คาร์บอนบางส่วนหลุดออกจากวงจรไปฝังกลบ หากคาร์บอนรวมอยู่ในตะกอนหรือเชื้อเพลิงฟอสซิล คาร์บอนจะถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศ ตลอดการดำรงอยู่ของโลก คาร์บอนที่ถูกกำจัดด้วยวิธีนี้จะถูกแทนที่ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการปะทุของภูเขาไฟและกระบวนการความร้อนใต้พิภพอื่น ๆ

ด้วยการมาถึงของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระแสสำคัญอีกประการหนึ่งก็ปรากฏขึ้น - การเพิ่มคุณค่าของบรรยากาศด้วยคาร์บอนไดออกไซด์อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

โดยทั่วไป หากปราศจากการแทรกแซงจากมนุษย์ ปริมาณคาร์บอนในแหล่งกักเก็บชีวชีวเคมี ได้แก่ ชีวมณฑล (ชีวมวล + ดินและเศษซาก) หินตะกอน บรรยากาศ และไฮโดรสเฟียร์ จะถูกรักษาไว้ด้วยความคงที่ในระดับสูงเนื่องจากมีการไหลที่สมดุลสูง ตามที่ T.A. อากิโมวา, วี.วี. Haskin (1994) การแลกเปลี่ยนคาร์บอนอย่างต่อเนื่องในด้านหนึ่งระหว่างชีวมณฑลและอีกด้านหนึ่งระหว่างชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ถูกกำหนดโดยการทำงานของก๊าซของสิ่งมีชีวิต - กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงการหายใจและการทำลายล้าง และมีจำนวนประมาณ 60 พันล้านตันต่อปี มวลรวมของคาร์บอนในเชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมัน ก๊าซ ถ่านหิน ฯลฯ) อยู่ที่ประมาณ 3.2 พันล้านตัน ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการสะสมเฉลี่ย 7 ล้านตันต่อปี จำนวนนี้ไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับมวลของคาร์บอนที่หมุนเวียนและหลุดออกจากวงจรและสูญเสียไปในนั้น ดังนั้นระดับของการเปิดกว้าง (ความไม่สมบูรณ์) ของวงจรคือ 10-4 หรือ 0.01% และดังนั้นระดับการปิดคือ 99.99% - การไหลของการสังเคราะห์และการสลายตัวของสารอินทรีย์ในชีวมณฑลจะถูกปรับซึ่งกันและกัน มีความแม่นยำสูงมาก ความสัมพันธ์ของการไหลของการสังเคราะห์และการสลายตัวด้วยความแม่นยำที่ระบุพิสูจน์ให้เห็นถึงการควบคุมทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม เนื่องจากความสัมพันธ์แบบสุ่มของปริมาณกับความแม่นยำดังกล่าวตลอดหลายล้านปีนั้นช่างเหลือเชื่อ”

เราไม่ได้ระบุอย่างชัดเจนว่ากิจกรรมของมนุษย์เป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก แต่ก็คงจะโง่เช่นกันหากยืนยันว่ามนุษย์ไม่มีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อม เราพยายามทบทวนข้อเท็จจริงและความรู้ที่เรามีและแบ่งปันกับผู้อ่านของเรา มีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับอิทธิพลของก๊าซเรือนกระจกในการเพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยต่อปีบนโลก บางคนมองว่านี่เป็นการสมคบคิดทั่วโลก โดยมีจุดประสงค์เพื่อกระจายขอบเขตอิทธิพลในตลาดพลังงานและอุตสาหกรรมโดยทั่วไป คนอื่นๆ มองว่านี่เป็นการทดสอบอาวุธอุตุนิยมวิทยา หน้าที่ของเราคือการถ่ายทอดความคิดเห็นและข้อมูลข้อเท็จจริงต่างๆ ให้กับคุณ เพื่อให้คุณสามารถสร้างความคิดเห็นของคุณเองได้

สิ่งหนึ่งที่ไม่อาจปฏิเสธได้: เรามีอิทธิพลต่อโลกและสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราอย่างรุนแรงและโดยตรง และอยู่ในมือของเราที่จะเปลี่ยนแปลงความแข็งแกร่งและทิศทางของอิทธิพลนี้ - เพื่อทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้กลายเป็นโอเอซิสที่เบ่งบานหรือทะเลทรายที่ไม่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิต ในความคิดของฉัน เทคโนโลยีสมัยใหม่ช่วยให้เราแต่ละคนมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างสังคมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และตามปกติแล้ว เราต้องเริ่มต้นจากตัวเราเอง

ในบทความนี้เราจะพูดถึงคาร์บอนซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิต แล้วทำไมเราถึงกลัวว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกนี้ทำมาจากอะไร?

วัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกในธรรมชาติสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ วัฏจักรทางธรณีวิทยา ซึ่งมีการคำนวณวัฏจักรเวลาเป็นล้านปี และวัฏจักรทางชีววิทยาที่เร็วกว่ามาก โดยมีวัฏจักรเวลาตั้งแต่หลายวันไปจนถึงหลายพันปี มนุษย์เรามีอิทธิพลต่อทั้งสองประเภทนี้

วัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกคือการเคลื่อนตัวของคาร์บอนระหว่าง "แหล่งกักเก็บ" ต่างๆ และเกิดขึ้นผ่านกระบวนการทางเคมี กายภาพ ธรณีวิทยา และชีววิทยาที่แตกต่างกันมากมาย พื้นผิวของมหาสมุทรสมัยใหม่เป็นบัฟเฟอร์แลกเปลี่ยนคาร์บอนที่มีการใช้งานมากที่สุดในโลก แต่ที่ระดับความลึกมาก การแลกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วกับชั้นบรรยากาศไม่สามารถเกิดขึ้นได้

บนแผนภาพ คุณสามารถติดตามทิศทางหลักในการเคลื่อนที่และตำแหน่งของคาร์บอนในระบบนิเวศของโลก เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะความเข้มข้นของคาร์บอนหลักสี่จุด:

• · บรรยากาศ
• ชีวมณฑลภาคพื้นดิน ซึ่งรวมถึงสารอินทรีย์ที่ไม่มีชีวิต เช่น ดินและตะกอน
• มหาสมุทรซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนที่ละลายน้ำและสารอินทรีย์ทางทะเลที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต
• · ทรัพยากรฟอสซิลจากแหล่งกำเนิดอินทรีย์

ในชั้นบรรยากาศของโลก คาร์บอนส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของไดออกไซด์ (CO2) และถึงแม้ว่าเนื้อหาจะดูเล็กน้อย (ประมาณ 0.04% และตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่ายังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง) แต่ก็มีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตบนโลก มีก๊าซที่มีคาร์บอนอื่นๆ อีกหลายชนิด เช่น มีเทน ซึ่งมีบทบาทในการเผาผลาญคาร์บอนเช่นกัน ตามแนวคิดของทฤษฎีภาวะโลกร้อน ก๊าซเหล่านี้เรียกว่าก๊าซเรือนกระจก และเชื่อกันว่าความเข้มข้นของก๊าซเหล่านี้เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่ปรากฏการณ์เรือนกระจก และเป็นผลให้อุณหภูมิโลกเพิ่มขึ้น .

คาร์บอน. เขาไปไหน?

1. แสงแดดช่วยให้พืชดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศผ่านปรากฏการณ์การสังเคราะห์ด้วยแสง และปล่อยออกซิเจนออกสู่บรรยากาศ “ตัวกักเก็บ” คาร์บอนที่กระตือรือร้น มีประสิทธิภาพ และยาวนานที่สุดคือต้นไม้ ในระหว่างกระบวนการพัฒนาและการเจริญเติบโต ต้นไม้จะดูดซับและสะสมคาร์บอนอย่างรวดเร็ว และเมื่อโตเต็มวัยก็สามารถกักเก็บคาร์บอนไว้ได้หลายร้อยปี ดังนั้นการอนุรักษ์และการขยายป่าไม้จึงเป็นภารกิจที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการอนุรักษ์และรักษาสมดุลคาร์บอนทั่วโลก

2. เมื่อใกล้กับขั้วโลกมากขึ้น พื้นผิวของมหาสมุทรจะเย็นลงและคาร์บอนไดออกไซด์จะละลายน้ำได้มากขึ้น ในน้ำเย็นของมหาสมุทร คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดูดซับ และเมื่ออุณหภูมิของน้ำที่พื้นผิวสูงขึ้น จะปล่อยก๊าซส่วนเกินออกสู่ชั้นบรรยากาศ นี่คือสาเหตุที่อุณหภูมิเฉลี่ยทั่วโลกที่สูงขึ้นสามารถเร่งกระบวนการทำลายสมดุลตามธรรมชาติของคาร์บอนในชั้นบรรยากาศได้

3. ชั้นบนของมหาสมุทรประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่มีประสิทธิผลมากที่สุด โดยเนื้อเยื่อ อวัยวะ และเปลือกหอยถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของคาร์บอน และด้วยเหตุนี้จึงดูดซับคาร์บอนในชั้นบรรยากาศที่ละลายในชั้นบนของน้ำ นอกจากป่าบนบกแล้ว สิ่งมีชีวิตในทะเลยังเป็น “ผู้รีไซเคิล” คาร์บอนในชั้นบรรยากาศที่สำคัญที่สุดอีกด้วย มหาสมุทรของโลกมีคาร์บอนประมาณ 36,000 กิกะตัน น้ำทะเลที่ร้อนขึ้นจะป้องกันการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตตามปกติ จึงช่วยลดอัตราการดูดซึมคาร์บอน

4. เมื่อสัตว์ทะเลตาย ส่วนที่แข็งของร่างกาย เช่น เปลือกหอย กรงเล็บ และกระดูกจะตกลงไปที่พื้นทะเล ก่อตัวเป็นตะกอน ซึ่งเป็นการสะสมคาร์บอนในระยะยาว

คาร์บอน. มันมาจากไหน?

คาร์บอนถูกรีไซเคิลได้หลายวิธี

1. การหายใจของสัตว์และพืช

2. การย่อยสลายของสัตว์และพืช แบคทีเรียทำได้โดยการแปลงส่วนของสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืชที่ตายแล้วให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อมีออกซิเจนหรือมีเทน

3. แค่นั้นแหละ การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล: น้ำมัน ถ่านหิน พีท และก๊าซธรรมชาติ มนุษยชาติและอารยธรรมของเรามีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในส่วนนี้ และในส่วนนี้เองที่นักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมถือว่าบาปที่เป็นไปได้ทั้งหมด เป็นการยากที่จะไม่เห็นด้วยกับข้อโต้แย้งของนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงขนาดของการกระทำนี้ แถมไฟป่าที่มักเกิดจากคนอีกด้วย

4. การผลิตปูนซีเมนต์จะปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อแคลเซียมคาร์บอเนต (หินปูน, CaCO3) ถูกให้ความร้อน

5. อุณหภูมิพื้นผิวมหาสมุทรที่ร้อนขึ้นนำไปสู่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มเติมจากน้ำทะเล

6. และแน่นอนว่า การระเบิดของภูเขาไฟเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรคาร์บอน ภูเขาไฟปล่อยไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์

คาร์บอนแล้วไงล่ะ?

ดังที่เราเห็น คาร์บอนไดออกไซด์ไม่ใช่พิษ ไม่ใช่มลพิษ แต่เป็นส่วนทางธรรมชาติและจำเป็นของวงจรชีวิตของโลกของเรา เหตุใดพวกเขาจึงทำให้เราหวาดกลัวอย่างต่อเนื่องกับ CO2 ที่น่ากลัวนี้ โดยใช้แหล่งข้อมูลเกือบทั้งหมด เราจะไม่เปิดเผยการสมรู้ร่วมคิดระดับโลกของชนชั้นปกครองในที่นี้ แต่ฉันคิดว่าเราสามารถอธิบายได้ว่าทำไมคาร์บอนไดออกไซด์จึงถูกเลือกให้เป็นปัจจัย "ป้องปราม" ระดับอิทธิพลของบุคคล องค์กร ประเทศ อารยธรรมที่มีต่อธรรมชาติจะต้องได้รับการวัดด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง เนื่องจากอิทธิพลนี้ไม่สามารถถูกมองข้ามและไม่มีใครเข้าใจได้อีกต่อไป และระดับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็เป็นมาตรการที่สะดวกและเป็นสากล เราสามารถวัดปริมาณพลังงานที่ใช้ไปกับการผลิตผลิตภัณฑ์หรือบริการได้ แต่ความสะอาดของพลังงานนี้ช่วยให้เราระบุปริมาณคาร์บอนที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศได้อย่างแน่นอนเมื่อได้รับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เพื่อจุดประสงค์นี้จึงมีการแนะนำคำนี้ รอยเท้าคาร์บอน(รอยเท้าคาร์บอน) แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ บริการ หรือกิจกรรมอื่นๆ ของมนุษย์สร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมมากน้อยเพียงใด เช่น การส่งจดหมายโดยใช้รถยนต์ไฟฟ้า บุรุษไปรษณีย์บนจักรยาน หรือรถบรรทุกที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน ก็จะจบลงเช่นเดียวกันสำหรับ ผู้รับคนสุดท้าย - ซองจดหมายในกล่องจดหมาย แต่ผลลัพธ์สำหรับสภาพแวดล้อมโดยรวมจะแตกต่างกันหลายสิบหรือหลายร้อยครั้ง เมื่อคุณออกไปรับจดหมายที่ส่งโดยรถบรรทุกคลาสสิก คุณจะสูดอากาศที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และจะไม่ดีขึ้นในการจัดส่งครั้งต่อไป ดังนั้นควรใช้อีเมลทุกครั้งที่เป็นไปได้ เพราะการส่งอีเมล์ออกไปน้อยที่สุด รอยเท้าทางนิเวศน์.