Цикл углерода

Рис. 2.2. Некоторые важнейшие элементы глобального цикла кислорода и его связи с биотической частью цикла углерода и серы (по г. А. Заварзину, 1984)

ГЛОБАЛЬНЫЙ ЦИКЛ УГЛЕРОДА [c.51]

Рис. 4. Глобальный цикл углерода

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БИОТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ГЛОБАЛЬНОГО ЦИКЛА УГЛЕРОДА [c.96]

Глобальный цикл углерода условно можно разделить на два цикла низшего ранга. Первый из них связан с потреблением СО2 при фотосинтезе. Это потребление компенсируется выделением его в результате деятельности деструкторов, главным образом почвенных микроорганизмов. Дополнительным источником служат лесные и степные пожары, возникающие в результате поджигания молниями (табл. 2.2). [c.52]

Неполная замкнутость глобального цикла углерода явилась причиной накопления свободного кислорода в атмосфере, образования озоносферы и окисления содержащихся в газовой обо- [c.56]

Особенности органических соединений. Органические соединения очень многочисленны и разнообразны, их число превышает 4 млн. Разнообразие органических соединений в значительной мере обусловлено способностью атомов углерода образовывать ковалентные связи друг с другом. Вследствие высокой прочности связей углерод — углерод образуются цепи, состоящие из большого числа углеродных атомов. Цепи могут быть как открытыми, так и замкнутыми (циклы). Углерод взаимодействует со многими другими атомами. С водородом углерод образует соединения, называемые углеводородами. Разнообразие органических соединений также обусловлено явлением изомерии, которое заключается в существовании веществ одинаковых по составу и [c.297]

Второй и четвертый углеродные атомы структуры I должны иметь функциональные группы, которые при взаимодействии со структурой II обеспечат образование пиридинового цикла. Углерод в положении 3 может не иметь функциональной группы, так как введение ее в (3-положении доступ- [c.156]

Возвращаясь к первой категории химических изменений, отметим, что они касаются природных или вызванных человеком изменений в существующих круговоротах. Такой тип изменений можно проиллюстрировать на примере углерода (С) и серы (8). Круговорот этих элементов имел место в течение всей истории Земли (4,5 млрд. лет). Возникновение жизни на планете оказало огромное влияние на оба круговорота. Кроме воздействия биологического фактора, на круговороты углерода и серы влияли изменения физических свойств, таких как температура, которая существенно варьирована в ходе истории Земли — например, между ледниковыми и межледниковыми периодами. Также очевидно, что изменения в циклах углерода и серы могут влиять на климат, воздействуя на такие переменные, как облачность и температура. За последние несколько сотен лет человеческая деятельность нарушила оба эти, а также другие круговороты. Антропогенное влияние на природные циклы, по существу, копирует и в некоторых случаях усиливает или ускоряет то, что в любом случае делает природа. [c.214]

В этой главе изучаются глобальные циклы углерода, серы и ХФУ на или вблизи поверхности Земли. Они были выбраны в качестве примеров потому, что являются химическими веществами, широко распространенными в атмосфере, и потенциально могут воздействовать на крупные регионы, если не на всю планету (см. разд. 2.3). [c.214]

Самым важным компонентом природного цикла углерода является газообразный диоксид углерода (СО2), поэтому практически весь данный раздел будет посвящен этому соединению и продуктам его реакций. [c.214]

Как уже говорилось, растительность континентов поглощает значительную часть избыточного антропогенного углерода из атмосферы. Поэтому для прогноза вероятных глобальных изменений важно знать, как изменяется продуктивность континентальных экосистем с увеличением концентрации СО2. Сложность проблемы заключается не только в многообразии экосистем и наличии в каждой их них многочисленных подлежащих количественному учету связей между отдельными элементами (см. упрощенную схему углеродного цикла внутри экосистемы на рис. 3.12). Недостаточно изучены взаимодействия циклов углерода и других элементов-органогенов - азота, фосфора, серы, лимитирующих продуктивность большинства континентальных экосистем. [c.102]

Седиментационно-денудационный цикл углерода заканчивается возвращением его в атмосферу и гидросферу в виде углекислого газа после завершения процессов седиментации и денудации осадочных образований, обусловленных колебательными движениями литосферы. [c.208]

Рис. VI. 13. Цикл углерода. Как эта схема иллюстрирует кругоиорот углерода в биосфере 1. -..

Таким образом, этот цикл оказывается не полностью замкнутым. Степень его разомкнутости можно оценить, если принять во внимание, что в результате фотосинтеза на планете ежегодно образуется около 200 С рг. Почти весь синтезированный органический углерод подвергается микробиологическому разложению, и только небольшая его часть - около 0,02 Гт С/год - поступает в донные отложения, накапливается в виде гумуса почв и торфа, избегая таким образом деструкции. Тогда точность замыкания биотической части глобального цикла углерода предстает как частное от деления этих величин 0,02 200 = 10 (В. Г. Горшков и К. Я. Кондратьев, 1990). [c.53]

До сих пор мы изучали глобальный цикл углерода, не обращая внимания на ту роль, которую СО2 играет в климате Земли. Хотя СО2 содержится в небольшом количестве в атмосфере (см. разд. 2.2), он играет существенную роль в радиационном балансе Земли, и, следовательно, в регулировании климата. Это проиллюстрировано на рис. 5.12, а, где в зависимости от длин волн показаны спектры излучения Солнца и Земли при эффективных температурах излучения около 5700 С и -23 С соответственно. На рис. 5.12,5 показано, как это испускаемое излучение поглощается различными атмосферными газами. Например, ббльшая часть УФ-излучения, вторгающегося в [c.235]

Оцените степень разомкнутости естественных глобальных циклов углерода и кислорода. [c.75]

Из вышеизложенных сравнений становится ясно, что человеческая деятельность существенно изменила круговорот серы между атмосферой, океанами и поверхностью суши. Это изменение неоспоримо более велико, чем описанное ранее для воздействия человека на цикл углерода (см. п. 5.3.3), и его местное и региональное влияние, безусловно, более заметно, о чем рассказывается ниже. [c.242]

В общем случае разложение исходного материала проходит через ряд последовательных стадий. Начальная стадия соответствует образованию первичных зародышей кристаллизации в виде гексагональных циклов углерода. На этих зародышах происходит дальнейшая поликонденсация вещества с образованием макромолекул с развитой периферийной структурой. При дальнейшем увеличении температуры происходит внутрикристаллическая перегруппировка, которая сопровождается дальнейшим упорядочением структуры и уменьшением доли неупорядоченного углерода. Образующиеся первичные элементы (макромолекулы) объединяются в пакеты упорядоченного углерода и, соединяясь через фрагменты неупорядоченного углерода в общие макромолекулы, образуют пространственную структуру. [c.518]

НИЯ уксусной кислоты до углекислого газа. Необходимо отметить, ЧТО уксусная кислота непосредственно не окисляется, т. е. ее углеродные атомы не сразу превращаются в углекислый газ, а только после ряда оборотов цикла. Углерод карбоксильной группы уксусной кислоты выделяется в виде углекислого газа после второго оборота цикла, а метильный углерод — после третьего (фиг. 46). [c.195]

Хотя прокариотические клетки не видны невооруженным глазом и менее знакомы нам по сравнению с высшими животными и растениями, они составляют очень существенную часть биомассы Земли. Вероятно, три четверти всей живой материи на Земле приходится на долю микроорганизмов, больщинство из которых-прокариоты. Более того, прокариоты играют важную роль в биологических превращениях материи и энергии на Земле. Фотосинтезирующие бактерии, обитающие как в пресной, так и в морской воде, поглощают солнечную энергию и используют ее для синтеза углеводов и других компонентов клеток, которые в свою очередь служат пищей для других организмов. Некоторые бактерии могут фиксировать молекулярный азот (N2) из атмосферы, образуя биологически полезные азотсодержащие соединения. Таким образом, прокариоты играют роль отправной точки для многих пищевых цепей в биосфере. Кроме того, прокариоты выполняют функцию конечных потребителей, поскольку различные бактерии осуществляют расщепление органических структур в мертвых растениях и животных, возвращая тем самым конечные продукты распада в атмосферу, почву и моря, где они вновь используются в биологических циклах углерода, азота и кислорода. [c.30]

Метаморфический цикл углерода завершается в основном двумя путями. Первый сопутствует денудации метаморфических и магматических пород, при этом заключенный в породах СО2 переходит в атмосферу и гидросферу. Причем графит и графитоподобные вещества, встречающиеся в метаморфических породах и являющиеся продуктом превращений ОВ, играют подчиненную роль по сравнению с окисленной формой углерода, окисляются и сливаются с последней. Второй путь завершения метаморфического цикла углерода — вулканизм и поствулкани-ческие процессы, посредством которых СО2 переходит из магмы в гидросферу и атмосферу. В. А. Успенский определяет длительность метаморфического цикла в сотни миллионов лет. [c.209]

Загрязнение биосферы происходит в результате выброса в окружающую среду ксенобиотиков, которые почти не включаются в элементные циклы углерода, азота, серы или фосфора. Эти вещества временно или постоянно накапливаются п приводят к вредным влияниям на природную флору и фауну. [c.318]

Современные исследования глобального цикла углерода включают по возможности более точные оценки запасов почвенного углерода и в частности, углерода антропогенных источников. Наиболее активное сведение лесов под сельскохозяйственные угодья в настоящее время происходит в тропиках, так что тропические почвы, по-видимому, оказываются основным источником ежегодйых поступлений углерода в атмосферу (до 60 % от поступлений углерода за счет сжигания ископаемого топлива). Динамика и балансы почвенного органического вещества специально исследуются на ключевых участках с известными недавними изменениями видов использования территории прямыми и косвенными методами, в том числе путем изучения изменений изотопного состава углерода в почвенном органическом веществе, например, при смене естественной растительности сельскохозяйственными культурами (рис. 4). [c.83]

Атомы Х и У, участвующие в Н-связяхмежду X—Н и Y. С улучшением методов исследования выяснилось, что круг атомов, способных участвовать в образовании-Н-связей, очень широк. В качестве атома X может фигурировать любой атом, образующий с водородом обычную химическую связь фтор, кислород, азот, хлор, бром, сера, фосфор, углерод и т. д. Наиболее ярко способгюсть участвовать в Н-связях проявляется обычно у тех групп X—Н, где атом X обнаруживает сильное сродство к электрону. Таковы фтор, кислород и азот. Атомами У, вероятно, могут быть любые атомы, даже атомы инертных газов. Например, А. В. Иогансен и Э. В. Броуп показали, что НВг и НС образуют слабые водородные связи с аргоном и ксеноном. Изменение энергии системы при образовании этих связей составляет около 4 кДж/моль. Роль У могут выполнять и ароматические циклы углерода (связи X—Н... п-орбитали), группы [c.56]

Размеры резервуаров. Упрощенный вариант цикла утлерода приведен на рис. 5.9. Самыми большими резервуарами углерода являются морские отложения и осадочные породы на суше (20 ООО ООО ГтС), где он находится в основном в виде СаСО . Однако ббльшая часть этого материала не взаимодействует с атмосферой и подвергается круговороту через твердую часть Земли в геологических временнйхх масштабах (см. разд. 3.1). Поэтому он играет лишь второстепенную роль в рассматриваемом здесь кратковременном цикле углерода. Следующим по величине резервуаром является морская вода (около 39000 ГтС), где углерод находится в основном в растворенной форме в виде НСОГ и НСОз". Однако глубинная часть океанов, где содержится основное количество углерода (38100 ГтС), как обсуждалось в п. 5.3.2, не взаимодействует с атмосферой так быстро. Запасы углерода в ископаемых топливах и ельцах тоже существенны, и [c.228]

Рис. 5.9. Упрощенный вариант глобального цикла углерода. Цифры в рамках отражают размер резервуара в Гт С. Стрелки представляют потоки, а связанные с ними числа соответствуют размеру потока в Гт год-. По IP (1994).

В которой скорости реакций высоки, сильно влияет человеческая деятельность. В наземных средах (гл. 3) во взаимодействии находится множество процессов, связанных с твердыми и жидкими компонентами. Внимание здесь сосредоточено на процессах выветривания и их влиянии на химический состав осадков, почв и континентальных поверхностных вод. Тема выветривания как источника веществ связана с океанами (гл. 4), но ясно, что химический состав этого огромного водного резервуара контролируется множеством других физических, биологических и химических процессов. В гл. 5 рассматривается химия окружающей среды в глобальном масштабе, в ней суммируется информация предыдущих глав и основное внимание посвящено влиянию человека на глобальные химические процессы. Быстрые циклы углерода и серы являются примерами природных химических цикпов, нарушенных в результате человеческой деятельности. В противоположность им реакция между хлорфторуглеродами (ХФУ) и озоном (Оз) стратосферы является примером непредвиденного влияния на природные среды, вызванного химикатами, синтезированными человеком. [c.24]

Правило Хюккеля об ароматичности (4я + 2) я-электроиной системы выведено и, строго говоря, применимо для моноциклических систем. На полициклические конденсированные системы оно может быть перенесено при условии, что общие для двух циклов связи не вносят серьезных возмущений в я-электронную систему по сравнению с соответствующими аннуленами, а лишь обеспечивают необходимую копланарность. При таком подходе бициклические углеводороды нафталин или азулен рассматриваются как электронные аналоги [10]-аниулена с десятью л-элек-тронами, в которых общая для двух циклов углерод-углеродная связь жестко закрепляет плоскую конфигурацию всей молекулы, что благоприятствует делокализации я-электронов. [c.353]

Рассмотрение последовательной эволюции ОВ как в рассеянной (РОВ), так и в концентриванной форме — горючие полезные ископаемые — от момента его возникновения в живом веществе, затем захоронение и преобразование в диагенезе, трансформация в катагенезе, вплоть до конечных продуктов его преобразования (графита и метана), или онтогенез РОВ и нефти, — позволяет констатировать, что горючие полезные ископаемые и прежде всего нефть, по выражению Н.Б. Вассоевича, детище литогенеза . Вся история их формирования и разрушения является частью обшего глобального цикла углерода (рис. 3.15). [c.163]

О 1 2 зи 5 6 1315 20 25 3033 Число атомов Число иафте- Число атомов углерода новых циклов углерода [c.210]

Рассмотрим полный оборот цикла углерода, показанный на фиг. 217. Каждая реакция протекает по крайней мере один раз. Три молекулы пентозодифосфата (15 углеродных атомов) реагируют с тремя молекулами двуокиси углерода с образованием шести молекул ФГК (всего 18 атомов углерода). Из 18 атомов углерода 15 необходимы для регенерации трех молекул пентозофосфата, а 3 атома используются для образования различных конечных продуктов. Помимо трех молекул двуокиси углерода, в полном цикле используются 9 молекул АТФ и 6 молекул НАДФ-Нз (2 электрона на молекулу). [c.544]

Геохимические явления на Земле связаны с превращениями сложных смесей, часто состоящих из большого числа кристаллических и стеклообразных (аморфных) фаз. Они протекают при очень высоких давлениях и температурах. Последние достижения в методах создания высоких давлений позволяют воспроизводить в лабораториях, условия, близкие соответствующим земному ядру. В последние годы многие ученые, занимающиеся науками о Земле, изучают геохимические циклы элементов, т.е. то, как изменяются химические и физические условия среды для данного элемента по мере протекания таких природных процессов, как кристаллизация, частичное растворение, изменение структуры минералов (метаморфизм) и выветривание. Эти процессы могут привести к концентрации элемента (например, образованию рудных отложений) или его рассеянию. Исследование геохимического цикла углерода дало толчок к возрождению органической геохимии. Изучение стабильности, конформаций и реакций распада ископаемых органических веществ позволило глубже понять природу каменного угля и особенности его состава, а также и других ископаемых органических веществ. Эти ценные знания помогают в поисках новых меторож- [c.191]

Карбоксилирование рибулозодифосфата начинает восстановительный пентозофосфатный цикл углерода, звенья которого и их взаимосвязь были установлены, в частности, с помощью анализа продуктов ассимиляции СОг. Нестойкая р-кетокислота распадается при действии воды до 3-кислого фосфорнокислого эфира глицериновой кислоты. Последняя является ключевым соединением в цепи ферментативного синтеза углеводов, карбоновых кислот, аминокислот. В синтезе углеводов именно это соединение служит центром аккумулирования энергии, запасенной в ассимиляционном факторе. Сначала она фосфорилируется по карбоксильной группе с помощью АТФ, затем сложноэфирная группа триозы восстанавливается НАДФН до альдегидной, и полученный кислый фосфорнокислый эфир глицеринового альдегида превращается далее уже без участия ассимиляционного фактора АТФ принимает участие еще только в одной стадии превращения углеводов, а именно в процессе синтеза рибулозодифосфата из монофосфата. Регенерация рибулозодифосфата замыкает цикл. Все последующие изображенные на схеме превращения (см. схему 1) не требуют подвода энергии извне. Баланс по углероду показывает, что для построения одной новой молекулы гексозы требуется б актов [c.35]

Примечание. Штриховой квадрат—часть восстановительного пентозофосфатногб цикла углерода. [c.38]

Опыты Кальвина по расшифровке восстановительного пентозо-фосфатного цикла углерода были проведены при концентрациях [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология