Номер 1, страница 181 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Опишите круговорот углерода в живой и неживой природе.

Круговорот углерода — это сложный биогеохимический цикл, описывающий непрерывное перемещение углерода между основными резервуарами на Земле: атмосферой, гидросферой (океаны и другие водоемы), литосферой (земная кора) и биосферой (живые организмы). Углерод является основой всех органических молекул, поэтому его круговорот имеет фундаментальное значение для поддержания жизни.

Процесс можно условно разделить на биологический (быстрый) и геологический (медленный) циклы.

Биологический круговорот

Этот цикл включает быстрый обмен углеродом между атмосферой, океанами и живыми организмами.

• Поглощение углерода из неживой природы. Основной процесс — это фотосинтез. Растения, водоросли и некоторые бактерии (продуценты) поглощают углекислый газ ($CO_2$) из воздуха или воды и, используя энергию света, синтезируют органические вещества (например, глюкозу). Суммарное уравнение реакции:
  $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{свет}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$
• Передача углерода по пищевым цепям. Углерод, включенный в органические соединения растений, передается дальше. Травоядные животные (консументы I порядка) получают его, поедая растения. Хищники (консументы II и высших порядков) — поедая других животных. Таким образом, углерод становится частью биомассы всех живых существ в экосистеме.
• Возвращение углерода в неживую природу. Углерод возвращается в атмосферу и гидросферу несколькими путями:
  • Дыхание: Абсолютно все живые организмы (включая растения) дышат. В процессе клеточного дыхания они расщепляют органические вещества для получения энергии, выделяя при этом $CO_2$.
    $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{энергия}$
  • Разложение: После гибели организмов их останки разлагаются редуцентами — бактериями и грибами. В ходе этого процесса органический углерод также преобразуется в $CO_2$ и возвращается в атмосферу.

Геологический круговорот

Этот цикл протекает гораздо медленнее, в масштабах миллионов лет, и включает перемещение углерода с участием земной коры.

• Седиментация и образование ископаемого топлива. Часть мертвой органики (особенно в водной среде) не разлагается полностью, а оседает на дно. Раковины и скелеты морских организмов, состоящие из карбоната кальция ($CaCO_3$), также опускаются на дно. Со временем эти отложения превращаются в осадочные породы (известняк) и ископаемое топливо (уголь, нефть, природный газ), выводя углерод из активного оборота на очень долгий срок.
• Высвобождение геологического углерода. Углерод, «законсервированный» в литосфере, может возвращаться в атмосферу естественными путями, например, при извержениях вулканов (выбросы $CO_2$) или при химическом выветривании карбонатных пород.

Влияние человека на круговорот углерода

В современную эпоху деятельность человека стала мощной силой, нарушающей естественный баланс углерода.

• Сжигание ископаемого топлива: Использование угля, нефти и газа в промышленности, для производства энергии и на транспорте приводит к быстрому высвобождению огромных количеств $CO_2$, которые накапливались в недрах миллионы лет.
• Обезлесение: Масштабная вырубка и сжигание лесов лишает планету значительной части «зеленых легких», способных поглощать $CO_2$ в процессе фотосинтеза. Само сжигание древесины также является источником выбросов $CO_2$.
• Промышленное производство и сельское хозяйство: Производство цемента, некоторые виды химической промышленности и животноводство (выделение метана $CH_4$) также вносят существенный вклад в увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере.

В результате антропогенного воздействия концентрация $CO_2$ в атмосфере стремительно растет, что усиливает парниковый эффект и является главной причиной современного глобального потепления.

Ответ: Круговорот углерода представляет собой совокупность процессов перемещения углерода между живой и неживой природой. Растения поглощают углекислый газ ($CO_2$) из атмосферы в процессе фотосинтеза, создавая органическое вещество. Это вещество передается по пищевым цепям животным. Углерод возвращается в атмосферу в результате дыхания всех живых организмов и разложения их останков микроорганизмами. Существует также медленный геологический цикл, в ходе которого углерод консервируется в осадочных породах и ископаемом топливе. Деятельность человека, в первую очередь сжигание ископаемого топлива, резко ускоряет выброс углерода в атмосферу, нарушая природный баланс и приводя к изменению климата.