Povratak na popis lekcija - kemija 8
Video

U prirodi se neprestano odvija mnoštvo procesa koji omogućuju kruženje tvari i energije, a u njima sudjeluju sva živa bića. Jedan od najvažnijih kružnih procesa u prirodi je ugljikov kružni proces. Ugljika ima u svim dijelovima biosfere, a najviše je prisutan u obliku ugljikovog dioksida. Ugljik nalazimo duboko u tlu, u fosilnim gorivima, na kopnu gdje izgrađuje živu i neživu prirodu, prisutan je u oceanima i atmosferi. Dva najvažnija procesa kojima se odvija kruženje ugljika, tj. ugljikovog dioksida u prirodi, jesu: fotosinteza i stanično disanje. Prve biljke koje su mogle vršiti fotosintezu pojavile su se prije, oko 2 milijarde godina. Fotosinteza je proces kojim biljke, koristeći energiju Sunčeve svjetlosti, uz pomoć ugljikovog dioksida i vode, proizvode složenije spojeve, poput glukoze te oslobađaju kisik koji odlazi u atmosferu.

Sunčeva svjetlost

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

klorofil glukoza

Na taj se način tijekom vremena u zraku smanjivala koncentracija ugljikovog dioksida a povećavala koncentracija kisika, što je bilo presudno za razvoj života kakvog danas poznajemo. Glukozu koja nastaje fotosintezom, biljke koriste za izgradnju drugih organskih spojeva (škroba i celuloze), te kao rezervu energije. Životinje i ljudi, s druge pak strane, da bi dobili energiju, hrane se biljkama. Pri tom se zbiva proces suprotan fotosintezi koji nazivamo stanično disanje. Staničnim disanjem glukoza polagano izgara s kisikom iz zraka, pri čemu nastaju ugljikov dioksid i voda, uz oslobađanje energije prema pojednostavljenoj jednadžbi:

stanično disanje

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Na taj način ugljik prolazi kroz različite hranidbene lance u kojima se manja količina otpušta u obliku ugljikovog dioksida, dok se veći dio ugljika ugrađuje u živa bića.

Dakle, procesom fotosinteze ugljikov dioksid iz atmosfere troši se za proizvodnju organskih tvari, dok se disanjem, gorenjem ili raspadanjem vraća natrag u atmosferu.

Postoji i stalna izmjena ugljikovog dioksida između zraka i vode. U oceanima je otopljeno 50 puta više ugljikovog dioksida nego što ga ima u atmosferi. Dio ugljikova dioksida iz zraka se otapa i taloži u obliku kalcijeva karbonata. Ugljična kiselina u kopnenim vodama pomalo otapa karbonatne stijene pretvarajući ih u topljive hidrogenkarbonate koje odnosi u mora i oceane. Tamo ih koriste morske životinje za izgradnju ljuštura, a uginućem ih talože u naslagama na dnu gdje će ostati milijunima godina, stvarajući s ostalim morskim organizmima u određenim uvijetima fosilno gorivo – naftu.

Može se slobodno reći da ciklus ugljika određuje ritam života na Zemlji.

Zemlja je pogodna za život jer njena atmosfera, tj. atmosferski plinovi, od kojih je najvažniji ugljikov dioksid, CO2, zadržavaju dovoljno pristigle Sunčeve topline u svojim nižim slojevima, poput stakla koje zadržava toplinu u stakleniku. Zbog toga se taj prirodni efekt i naziva efektom staklenika. Da nije njega, prosječna bi temperatura na Zemlji bila oko –18˚C.

Prosječni udio ugljikovog dioksida u atmosferi dugo je bio stalan. Prirodni procesi održavali su ravnotežu između stvaranja i potrošnje ugljikovog dioksida. Međutim, u zadnjih 150 godina, udio CO2 u atmosferi neprekidno raste zbog povećane potrošnje fosilnih goriva. Posljedica toga je porast prosječne temperature na Zemlji koja uzrokuje otapanje ledenjaka, podizanje morske razine, promjenu ekosustava i klime. Protokolom iz Kyota (Japan), najvažnijim protokolom za zaštitu okoliša, 170 zemalja svijeta obvezalo se da će smanjiti emisiju (ispuštanje) stakleničkih plinova u atmosferu kako bi se zaustavilo globalno zagrijavanje Zemlje.

Kruženje ugljika u prirodi omogućuju mnogi procesi, od kojih su za život najvažnija dva: fotosinteza i stanično disanje.

Fotosinteza je proces kojim biljke iz ugljikovog dioksida i vode, koristeći energiju Sunčeve svjetlosti, proizvode glukozu i kisik.

FOTOSINTEZA

Sunčeva svjetlost

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

klorofil glukoza

Staničnim disanjem oslobađa se energija iz molekula glukoze, uz pomoć kisika, te nastaju ugljikov dioksid i voda.

STANIČNO DISANJE

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Molekule, primjerice ugljikovog dioksida, vode i metana, zadržavaju toplinu u nižim slojevima atmosfere te tako dolazi do zagrijavanja Zemljine površine.

Ubrzani razvoj i industrijalizacija te potrošnja fosilnih goriva doveli su do povećanja koncentracije CO2 u atmosferi, što pojačava efekt staklenika. Posljedice efekta staklenika osjete se već u promjeni klime (porast prosječne temperature, suše i poplave), što se pak očituje i u otapanju ledenjaka, podizanju morske razine itd.

Zemlja je stara oko 4,6 milijardi godina i u tom vremenu svaki je ugljikov atom prosječno oko 20-tak puta sudjelovao u kružnom toku ugljika.

Venerina atmosfera sastoji se samo od ugljikovog dioksida.

Zašto su dani u Sahari jako vrući a noći hladne?

To je zbog suhoga zraka. Znamo da je vodena para također staklenički plin tj. da zadržava toplinu bliže Zemljinoj površini.

No, kako je zrak u Sahari suh, tijekom noći puno se toplinske energije vrati natrag u svemir.

Fotosinteza je proces u kojem:

nastaju kemijski elementi
kvašćeve gljivice proizvode glukozu i kisik
biljke proizvode kisik i glukozu

Globalno zatopljenje Zemljine površine nastaje uslijed povećane koncentracije:

kisika u zraku
ugljikovog dioksida u zraku
sumporovog dioksida u zraku

Kružni tok ugljika obuhvaća:

biosferu
hidrosferu
atmosferu

Posljedice efekta staklenika su:

klimatske promjene
hlađenje Zemljine površine
povećano ultraljubičasto zračenje

Proces suprotan fotosintezi naziva se:

fotoliza
stanično disanje
razmnožavanje


Warning: Table './eduvizija/watchdog' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed query: INSERT INTO watchdog (uid, type, message, variables, severity, link, location, referer, hostname, timestamp) VALUES (0, 'php', '%message in %file on line %line.', 'a:4:{s:6:\"%error\";s:12:\"user warning\";s:8:\"%message\";s:354:\"Table './eduvizija/accesslog' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed\nquery: INSERT INTO accesslog (title, path, url, hostname, uid, sid, timer, timestamp) values('Kruženje ugljika u prirodi', 'node/1738', '', '3.229.118.253', 0, '9gfdhqhfvm2cippgpcd6d0mn57', 116, 1582859686)\";s:5:\"%file\";s:69:\"/var/www/eduvizija/htdocs/portal/modules/statistics/statistics.module\";s:5:\"%line\";i:63;}', 3, '', 'http://www.eduvizija.hr/portal/le in /var/www/eduvizija/htdocs/portal/includes/database.mysql.inc on line 135