Кръговрат на въглерода – Уикипедия

Биогеохимичният кръговрат на въглерода се очертава като най-интензивният между всички биогеохимични цикли. Въглеродът циркулира с висока скорост както между различните неорганични (абиотични) среди, така и посредством хранителните мрежи, създадени вътре в съобществата от живи организми. Въглеродният кръговрат е открит от Антоан Лавоазие и Джоузеф Пристли и популяризиран от Хъмфри Дейви.^[1]

Въглеродът като биогенен елемент е с първостепенно значение. Съществуването му в природата се свежда главно до две минерални проявления. Това са варовиците (СаСО₃) с биологичен произход и въглеродният диоксид (СО₂),^[2] който е циркулиращата форма на неорганичния въглерод. Атмосферата съдържа само 0,03% СО₂. Въпреки че е ниска тази концентрация, с нея автотрофните растения на сушата осъществяват първичната биопродукция. По някои данни, годишната първична продукция на планетата се равнява на 164 милиарда тона суха биологична маса. Износът на СО₂ от атмосферата се възстановява от СО₂ разтворен в океана. Този резерв съдържа 50 пъти повече СО₂ от онзи в атмосферата. Обменът на СО₂ между водата, въздуха и сушата се изразява с формулата:

Макар и с ниско съдържание и със слаба киселинност, Н₂СО₃ на разтворения СО₂ в континенталните води реагира с повърхностните минерали. При карбонатите, какъвто е варовикът, в циркулацията се въвлича и Са (калций) във вид на разтворим във вода хидрогенкарбонат:

Н₂СО₃ + СаСО₃ => Са (НСО₃)₂

хидрогенкарбонатът се изнася с речните води в океана и безгръбначните морски животни го превръщат в калцит или арагонит на своите черупки или външен скелет. Така са създадени мощните пластови отложения от варовик.

Два фундаментални процеса, фотосинтеза и дишане, обуславят циркулацията на въглерода в биосферата. Обединяват се като два обратими процеса по уравнението:

Фотосинтезата се осъществява с енергията на червените кванти с λ ~ 650 – 700 nm и, с чието поглъщане от хлорофила следва синтезата на всички биохимични съединения, съставящи живата клетка. В тях е акумулирана светлинната енергия в химично преобразуван вид. Тази енергия се консумира от автотрофните и хетеротрофни организми в химична, осмотична, електрична (нервни клетки) и механична (движение) работа и е необходима за тяхната жизнена дейност, растеж и възпроизвеждане. Съпровожда се от обратния на фотосинтезата биохимичен процес на еквимолекулен разход на О₂ (кислород) и отделяне на СО₂ – дишане. В минали геоложки условия, органичната биомаса създадена от фотосинтезата не е минерализирана напълно по аеробен път до СО₂. Изключена е от кръговрата и е натрупана в залежи като торф, въглища, нефт и др. Понастоящем, изгарянето на тези залежи обогатява атмосферата с СО₂. Трябва да се отбележи, че от началото на кватернера до индустриалното общество, този кръговрат е бил практически безупречен. Най-голямата част от първичната годишна продукция е разлагана в дишането на автотрофните и хетеротрофни организми, при което издишаният СО₂ е компенсирал напълно потреблението на същия във фотосинтезата.