Поддержание постоянства содержания углекислого газа в атмосфере это кратко

Обновлено: 08.07.2024

Углекислый газ в атмосфере Земли является малой компонентой современной земной атмосферы, концентрация углекислого газа в сухом воздухе сочиняет 0,020,04% (250450 ppm). Начиная с середины XIX векаотмечается устойчивый рост количества этого газа в атмосфере, с ноября 2015 года его среднемесячная концентрация размеренно превышает 400 ppm[1].

Роль углекислого газа (CO2, либо диоксид углерода) в жизнедеятельности биосферысостоит до этого всего в поддержании фотосинтеза, который исполняется растениями. Являясь парниковым газом, диоксид углерода в воздухе оказывает влияние на термообмен планетки с окружающим местом, эффективно блокируя переизлучаемое тепло на ряде частот, и таким образом участвует в формировании климата планеты[2].

В связи с активным внедрением населением земли ископаемых энергоэлементов в качестве топлива происходит быстрое увеличение концентрации этого газа в атмосфере. Кроме того, по данным МГЭИК ООН, до 20% антропогенных выбросов CO2являются результатом обезлесения[3][4]. В первый раз антропогенное воздействие на концентрацию диоксида углерода отмечается с середины XIX века. Начиная с этого времени, темп его роста увеличивался и в конце 2000-х годов происходил со скоростью 2,200,01 ppm/год либо 1,7% за год. Сообразно отдельным исследованиям, современный уровень CO2 в атмосфере является наибольшим за заключительные 800 тыс. лет и, вероятно, за заключительные 20 млн лет

Вопрос: Какие процессы обеспечивают постоянство газового состава атмосферы (кислорода, углекислого газа, азота)? Приведите не менее трёх процессов и поясните их.

Ответ: При фотосинтезе выделяется кислород и поглощается углекислый газ. При дыхании и брожении наоборот: выделяется углекислый газ, поглощается кислород. Азотфиксирующие бактерии поглощают азот из атмосферы, а денитрифицирующие — выделяют молекулярный азот.

Чтобы газовый состав атмосферы оставался постоянным, должны существовать круговороты составляющих ее веществ: если вещества поглощаются в результате каких-то процессов, то они должны и возвращаться в следствие существования других процессов. Или же газы атмосферы вообще не должны участвовать ни в каких реакциях.

Кислород необходим организмам для дыхания. Он используется для окисления органики, а, следовательно, поглощается из атмосферы подавляющим большинством живых организмов. В результате дыхания выделяется углекислый газ. Если бы на планете существовало только дыхание, то постепенно из атмосферы поглотился бы весь кислород, а концентрация углекислого газа сильно бы возросла.

Углекислый газ выделяют не только живые организмы. Это также делают промышленность и автомобили, что негативно влияет на атмосферу. Данный процесс также можно указать в ответе.

Кроме того, кислород в верхних слоях атмосферы превращается в озон, который защищает поверхность от жесткого ультрафиолета. Это позволило организмам выйти на сушу.

1. Какие процессы живого вещества биосферы обеспечивают относительное постоянство газового состава атмосферы (кислорода, углекислого газа, азота)? Укажите не менее трёх процессов и поясните их.

1) при фотосинтезе регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: выделяется кислород, и поглощается углекислый газ;
2) при дыхании регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: поглощается кислород, и выделяется углекислый газ;
3) в результате азотфиксации бактериями поглощается азот из атмосферы, а в результате денитрификации азот выделяется в атмосферу

2. Рассмотрите предложенную схему веществ биосферы. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

3. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены. (1) Живое вещество биосферы – это совокупность всех организмов, живущих в данный момент на нашей планете. (2) Биогенное вещество образовано организмами и абиогенными процессами одновременно. (3) К биогенному веществу относят уголь, торф, горные породы. (4) Сложное происхождение в биосфере имеет биокосное вещество, созданное организмами и абиогенными процессами одновременно. (5) Почва – биокосное вещество. (6) Космогенное вещество представлено метеоритами и космической пылью. (7) Концентрационная функция живого вещества биосферы заключается в поддержании постоянства газового состава атмосферы.

2 – биогенное вещество образовано соединениями, созданными организмами давних эр и периодов (ИЛИ – вещество, образованное организмами и абиогенными процессами одновременно – биокосное вещество);
3 – горные породы – это косное вещество;
7 – концентрационная функция живого вещества биосферы заключается в накоплении в телах организмов разных химических соединений (ИЛИ – газовая функция живого вещества биосферы заключается в поддержании постоянства газового состава атмосферы)

4. Какие факторы ограничивают распространение жизни в гидросфере, атмосфере, литосфере? Ответ обоснуйте.

1) в гидросфере при погружении на глубину повышается давление, уменьшается освещенность, уменьшается содержание кислорода;
2) в атмосфере жизнь ограничивается интенсивностью ультрафиолетового излучения, снижением содержания кислорода;
3) жизнь в литосфере ограничивается высокой температурой, плотностью, снижением содержания кислорода

5. Объясните, почему каменный уголь относят к веществам биогенного происхождения и невосполнимым природным ресурсам. Какие условия способствовали его образованию?

1) каменный уголь биогенного происхождения, так как образовался из отмерших организмов (древовидных папоротникообразных);
2) каменный уголь относится к невосполнимым ресурсам, так как в настоящее время условий для его образования нет;
3) залежи каменного угля образовались без доступа воздуха под высоким давлением

Диоксид углерода — это парниковый газ, который в воздухе воздействует на теплообмен земли и является ключевым элементом в формировании земного климата.
На сегодняшний день прослеживается повышение концентрации двуокиси углерода в атмосфере из-за появления новых искусственных и естественных его источников. Это значит, что климат планеты будет меняться.

Источники углекислоты

Большая часть диоксида углерода планеты естественного происхождения. Но также источниками СО₂ являются промышленные предприятия и транспорт, которые обеспечивают выброс в атмосферу углекислого газа искусственного происхождения.

Природные источники

При перегнивании деревьев и травы каждый год выделяется 220 миллиардов тонн углекислого газа. Океанами выделяется 330 миллиардов тонн. Пожары, которые образовались в связи с природными факторами приводят к выбросу СО₂, равному по количеству антропогенной эмиссии.

Естественными источниками углекислоты являются:

Дыхание флоры и фауны. Растения и животные поглощают и вырабатывают СО₂, так устроено их дыхание.
Извержение вулканов. Вулканические газы содержат двуокись углерода. В тех регионах, где есть активные вулканы, углекислый газ способен выходить из земных трещин и разломов.
Разложение органических элементов. Когда органические элементы горят и перегнивают появляется СО₂.

Диоксид углерода хранится в углеродных комбинациях: угле, торфе, нефти, известняке. В качестве резервных хранилищ можно назвать океаны, в которых содержатся большие резервы углекислоты и вечную мерзлоту. Однако, вечная мерзлота начинает таять, это можно заметить по уменьшению снежных шапок самых высоких гор мира. При разложении органики наблюдается рост выделения в атмосферу углекислого газа. В результате чего хранилище преобразуется в источник.

Северные районы Аляски, Сибири и Канады — это в основном вечная мерзлота. В ней содержится много органического вещества. Из-за нагрева арктических регионов вечная мерзлота тает и происходит гниение ее содержимого.

Антропогенные источники

Главными искусственными источниками CO₂ считаются:

Выбросы предприятий, которые происходят в процессе сгорания. Результатом является значительное повышение концентрации углекислого газа в атмосфере планеты.
Транспорт.
Превращение хозяйственных земель из лесов в пастбища и пахотные земли.

В мире растет количество экологических машин, но их процент по отношению к машинам внутреннего сгорания очень мал. Стоимость электрокаров выше обычных машин, поэтому многие не имеют финансовой возможности приобрести такой вид транспорта.

Интенсивное сокращение лесов для промышленности и сельского хозяйства относится к антропогенным источникам CO₂ не в прямом смысле. Деятельность по уменьшению лесных массивов является причиной неучастия диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Что приводит к его накоплению в атмосфере.

Поглотители двуокиси углерода

Поглотителями называют любые искусственные или природные системы, которые впитывают из воздуха углекислый газ. Поглотитель — это структура, которая вбирает из воздуха больше CO₂ чем выбрасывает в него.

Природные поглотители

Леса способны воздействовать на количество двуокиси углерода в воздухе. Они могут быть и поглотителями, и источниками выбросов параллельно (при вырубке). Когда деревья увеличиваются, а лес растет, то углекислый газ поглощается. Данный процесс считается основой развития биомассы. Выходит, что прогрессирующий лес выступает поглотителем.

Лес северного полушария

При сжигании и уничтожении леса основная доля накопленного углерода опять преобразуется в углекислый газ. В итоге лес снова является источником СО₂.
Фитопланктон также является поглотителем углекислого газа на земле. При этом большая часть поглощенного углерода, передаваясь по пищевой цепочке, остается в океане.

Искусственные поглотители

Самыми известными поглотителями СО₂ считаются: раствор едкого калия, натронная известь и асбест, едкий натр.
Эти соединения при протекании химических реакций связывают углекислоту, преобразовывая ее в другие соединения. Существуют установки, которые улавливают углекислый газ из выбросов электростанций и преобразуют его в жидкое или твердое состояние с последующим применением в промышленности. Производятся испытания закачки углекислого газа, растворенного в воде, в базальтовые породы под землей. В процессе реакции образуется твердый минерал.

Взаимодействие с океаном

В океанах углекислота по наличию превышает атмосферное содержание, если пересчитать на углерод, то выйдет примерно 36 триллионов тонн. Растворенный в океане CO₂ находится в виде гидрокарбонатов и карбонатов. Эти соединения образуются в процессе химических реакций между подводными скальными породами, водой и двуокисью углерода. Реакции эти обратимы, они вызывают образование известняковых и других карбонатных пород с высвобождением половины гидрокарбонатов в виде диоксида углерода.

Круговорот углекислого газа в океане

Протекая сотни миллионов лет, этот круговорот реакций привёл к связыванию в карбонатных породах большей части диоксида углерода из атмосферы Земли. По итогу большинство двуокиси углерода, полученной в результате интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу человеком, будет растворено в океанах. Но скорость, с которой будет протекать этот процесс в дальнейшем, остается неизвестной.
Наличие фитопланктона на поверхности океанов помогает поглощать СО₂ из воздуха в океан. Некоторое количество углекислого газа фитопланктон поглощает при фотосинтезе, приобретая энергию и источник для развития клеток. Когда он погибает и спускается на дно, углерод остается с ним.

Взаимодействие с землей

Углекислый газ воздуха на генетическом уровне взаимосвязан с землей. Постоянно протекающие почвенные движения увеличивают резервы СО₂ в воздухе, где он используется растениями на образование органических элементов. Углекислота выполняет важную функцию в формировании и проветривании почвы. Он принимает участие в разрушении основных минералов, увеличении растворяемости, перемещении карбонатов и фосфатов.

Значительная доля диоксида углерода грунтового воздуха появляется в результате деятельности почвенных организмов, во время распада и окисления органического элемента. До 1/3 части СО₂ вырабатывается корнями высоких растений. Также происходит поступление углекислого газа с газами ювенильного и вадозного происхождения из глубочайших шаров земли. В почвах, сформированных на известковых породах, СО₂ способен выступать продуктом разрушения углекислого кальция почвенными кислотами.

СО₂ грунтового воздуха имеет огромную биологическую значимость. Ее излишек (больше 1%) подавляет проращивание семян и рост корневой системы. Если убрать углекислоту все равно ее кратковременный излишек приведет к медленному росту семян.

В почвах с большим содержанием органического вещества концентрация СО₂ летом и весной увеличивается до 3-9 %. Черноземные грунты вырабатывают от 2 до 6 кг углекислого газа на протяжении 24 часов. В почвенном воздухе на глубине 75-150 см в два раза больше содержание СО₂ нежели в верхних слоях. В теплые времена содержание СО₂ в почвенном воздухе в два раз больше чем в зимний период. Объяснить это можно увеличением активности организмов в грунте.
Необходимо понимать, что многочисленные способы земледелия приводят к повышению концентрации углекислоты в грунте. Среди них можно выделить:

органические удобрения;
травосеяние;
сжатие катками.

Безусловно, не стоит говорить, что плодородность и качество земли зависит исключительно от углекислоты, есть и другие факторы, влияющие на это.
Чтобы регулировать динамику СО2 в почве и увеличивать его содержание до требуемого количества для извлечения хорошего урожая необходимо:

активировать жизненные процессы в грунте при помощи аэрации;
осуществлять правильное травосеяние для того чтобы поддерживался и обновлялся резерв органического вещества;
делать сидерацию и вносить органические удобрения.

Заключение

Несомненно, что без углекислого газа существование на нашей Земле кардинально отличалось бы. Он вовлечен в важнейшие биологические, химические, геологические и климатические процессы. О них важно знать для объяснения многих явлений, происходящих вокруг нас.

Читайте также: