Кругообіг вуглецю

Концентрація вуглецю в атмосферному повітрі становить 0,03 % у вигляді СО₂, за масою – близько 700 млрд. т. Біологічний кругообіг вуглецю інтенсивніший, ніж кисню. Швидкість кругообігу становить в середньому 300 – 1000 років. Цикл ініціюється процесами фотосинтезу і дихання. Джерелом для синтезу органічної речовини є вуглекислий газ атмосферного повітря або розчинний СО₂ у воді. Вуглець гірських порід рослини не використовують. У біологічному кругообігу вуглецю беруть участь тільки органічні сполуки і вуглекислий газ. Весь асимільований у процесі фотосинтезу вуглець включається у вуглеводи, а в процесі дихання весь вуглець з органічних сполук перетворюється на вуглекислий газ (рис. 5).

У кругообігу вуглецю можна виділити основні три ланцюги:

1-й – ланцюг – поглинання зеленими рослинами при фотосинтезі атмосферного вуглецю, що міститися у СО₂. При цьому виділяється кисень. Вуглець використовується для утворення органічних речовин, у процесі дихання частина його знову повертається в атмосферу.

2-й – ланцюг – це використання органічних речовин таринами при харчуванні і часткове повернення в атмосферу при диханні.

3-й – ланцюг – частина органічних речовин рослин і тварин потрапляє в грунт. Залишки відмерлих тварин, рослин сприяють утворенню гумусу і торфу, які містять до 99 % вуглецю планети. Органічні речовини розкладаються мікроорганізмами і частина вуглецю повертається в атмосферу.

Рис. 5. Біологічний кругообіг вуглецю

У кругообігу вуглецю бере участь і Світовий океан, в якому також є трофічний ланцюг: продуценти (фітопланктони) → консументи (зоопланктони, риба, морські тварини) → редуценти (мікроорганізми). Частина вуглецю осідає у вапняках і не бере участі в кругообігу. Більша частина розчинних форм вуглецю знаходиться на глибині. Течії змішують поверхневі і глибокі води, відбувається постійний обмін між вуглекислим газом води і атмосферного повітря. Органічна речовина повністю не мінералізується аеробним шляхом і накопичується в осадових породах. Кругообіг вуглецю блокується. Величезні поклади вугілля, нафти та інших вуглеводневих копалин і вапняків у водному середовищі – це є результат блокування циклу вуглецю у далекому минулому. Незважаючи на значні розміри запасів цих копалин, у масштабах біосфери вони надзвичайно малі.

Концентрація СО₂ у лісових біогеоценозах є вищою у молодих, загущених посадках, розташованих у глибоких долинах, котлованах, ніж у насадженнях старшого віку, зріджених посадках з добрим освітленням і провітрюванням. Більше СО₂ при диханні виділяє коріння берези, вільхи, осики, липи, менше – модрини, сосни, бука, дуба, найменше – смереки і ялиці. У той час більш інтенсивно виділяє СО₂ листя берези, менше дуба і бука, найменше – модрини, сосни, ялиці. Фотосинтез у хвойних дерев відбувається цілорічно.

До появи сучасного розвитку промисловості кругообіг вуглецю в біосфері був зрівноваженим. Антропогенне надходжнення СО₂ в атмосферу зросло більше, ніж природного, на 6 – 10 %.