?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

co2_0

Сегодня углекислого газа в атмосфере нашей планеты всего 0,04%, из средств массовой информации мы знаем, что деятельность людей приводит к его увеличению, что негативно сказывает на окружающей среде. Но в масштабе эволюции мы очень молодой вид, а ведь планета знала куда большие взлеты и падения уровня СО2 задолго до появления одного из самых неблагодарных её детей – человека.

Круговорот элементов в природе, фундаментальное явление, которое поддерживает жизнь и обеспечивает смены поколений. Фактически все межвидовые отношения сводятся к перераспределению жизненно важных элементов, основным из которых является углерод.

В атмосфере углерод существует в виде углекислого газа. В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и «фиксируют» его в виде сахаров и других строительных материалов, из которых состоит их тело. Далее растения поедаются растительноядными животными, которые перерабатывают тот же самый углерод и используют его для получения энергии и строят из него свои тела. Те вещества (в основном углеводороды), которые используются для получения энергии, расщепляются и в результате получается вода и углекислый газ, который благополучно возвращается в атмосферу во время дыхания. А вот углерод, который идет на строительство продолжает свое путешествие дальше. Растительноядные животные служат пищей для хищников, которые в свою очередь используют поступивший углерод точно так же, как и растительноядные: часть возвращают в атмосферу как углекислый газ, и часть используют для роста. Тот углерод, который «зафиксирован» в телах, т.е. служил строительным материалом, после смерти растений и животных служит пищей для многочисленных бактерий, которые утилизируют мертвую ткань и в результате дыхания выделяют углерод в качестве углекислого газа в атмосферу. Цикл замыкается.

co2_1

Но так было не всегда, на разных этапах эволюции каких-то участков этого цикла могло не хватать, тогда углекислого газа становилось больше или меньше. На самом деле на уровень СО2 влияют не только живые организмы, значительный вклад сюда вносят вулканы, океаны и даже такие процессы как выветривание. Давайте рассмотрим взаимодействие этих факторов на примере развития жизни на нашей планете.

Когда наша планета только зародилась примерно 4,7 млрд. лет назад, как предполагают ученые, атмосфера состояла только из легкий газов: водорода и гелия. Но, благодаря вулканической активности, вместе с пеплом на поверхность земли выбрасывались и тяжелый газы, в том числе и углекислый газ. Более 3-х млрд. лет назад на планете зародилась жизнь, но ее распространение было невелико, поэтому вулканы оказывали на СО2 куда большее влияние. Все сильно изменилось во время Кембрийского взрыва эволюции, когда жизнь на планете стала набирать обороты, многоклеточные формы активно увеличивали свое разнообразие, захватывая все новые и новые ниши. В начале кембрия уровень углекислого газа составлял 0,6% (намного больше, чем сегодня), но из-за расцвета жизни, которой нужен был углерод для строительства тел, уровень продолжал неуклонно падать. В Девоне и Карбоне, когда растительность уже цвела бурным цветом (в переносном смысле, так как цветковых растений еще не было), а животный мир был еще не достаточно развит, чтобы активно утилизировать скопленный в огромных стволах углерод, растения умирая, оставались в почве, постепенно превращаясь в залежи каменного угля. Животные того времени, тоже не полностью поедались вездесущими бактериями и также постепенно превращались в нефть.

co2_2

Месторождения нефти и угля – это останки живых существ, населявших нашу планету миллионы лет назад, углерод, служивший строительным материалом их тел, был исключен из круговорота элементов и зафиксировался в отложениях, пока мы не научились их использовать. Сегодня, сжигая, углеводороды мы возвращаем углекислый газ в атмосферу, неизбежно поднимая его уровень. Вот только наша эволюция шла при меньшем уровне углекислого газа, поэтому такое изменение атмосферы может значительно сказаться не только на природе, но и на нас самих.

Снижение уровня углекислого газа продолжалось вплоть до Пермского периода до наступления Великого пермского вымирания. Это вымирание сильно преобразило вид нашей планеты, ведь с лица земли исчезли более 90% видов. Его причина до сих пор неизвестна, но в этот тяжелый период значительно увеличилась вулканическая активность, которая вероятно и подняла содержание углекислого газа с 0,09% до 0,17%, а вот кислород из-за сильно сниженной освещенности и гибели растений упал с 32% до порядка 16%. В прошлые геологические эры разросшаяся растительность активно поглощала атмосферный углекислый газ и являлась одной из основных причин его падения. Но, несмотря на то, что в триасовом и юрском периодах жизнь, в том числе и растительная, активно развивалась, а на рост огромных рептилий нужно было много углерода, падения углекислого газа в то время не наблюдалось. Вероятно, вместе с динозаврами развивались все звенья углеродного цикла, в том числе животные и микроорганизмы, способные разложить плоть гигантских рептилий после смерти и вернуть углекислый газ в атмосферу. Именно развитие «падальщиков» разного уровня поддерживало уровень углекислого газа на высоком уровне.

co2_3

В начале Палеогена, приблизительно 60 млн. лет назад, уровень углекислого газа опять начал снижаться. Точные причины снижения до сих пор неизвестны, но скорее всего они были геологическими. Есть предположение, что активное выветривание горных пород, при котором скрытые минеральные соединения становятся доступны атмосферным газам. Происходящие на поверхности реакции фиксируют СО2 в виде карбонатов. Образовавшиеся ледяные шапки около 34 млн. лет назад также ускорили процесс падения уровня углекислого газа. В воде запасы углерода приблизительно в 100 раз больше, чем в атмосфере, там углерод преимущественно находится в виде карбонатов и также участвует в круговороте углерода, так как используется живыми организмами. Когда образуются ледники, вместе с запасами воды там фиксируется и углерод, выпадая из круговорота.

До начала промышленной революции уровень СО2 составлял 0,026-0,028%. За последние почти уже 2 столетия мы внесли свой вклад в атмосферу и увеличили это значение почти до 0,04%. Да, наша планета видела большие колебания и жизнь продолжала свой путь, вот только каждое такое атмосферное изменение сопровождалось вымиранием. Конечно, помимо людей есть много других факторов биологической и геологической природы, которые и без нас изменят курс рубля состав атмосферы. Но я все-таки выступаю за то, чтобы люди минимизировали свое воздействие на окружающую среду.

Comments

( 12 comments — Leave a comment )
lordn
Dec. 15th, 2014 09:27 am (UTC)
по поводу нефти её происхождения
http://rosmanifest.info/?p=114
sunely_tales
Dec. 15th, 2014 06:10 pm (UTC)
Занятно, спасибо.
К сожалению, из наблюдаемых явлений лишь восстановление работы законсервированных скважин и резонный вопрос, что делали мамонты в километре под землей. Думаю, что это вопрос не так прост, как кажется. Интересно узнать мнение людей, смыслящих в геологии.
Жанна Бахтина
Dec. 16th, 2014 11:21 am (UTC)
Спасибо вам большое за ваши посты, вроде бы о сложном, но простым и понятным языком написано. У сына сейчас по Окружающему миру (3 класс) идут темы про различные экосистемы, вот я у себя в голове могу навести порядок что к чему, а потом уже и ему объяснить. Про происхождение угля и нефти тоже объясняла после прочтения ваших постов.
sunely_tales
Dec. 17th, 2014 08:22 am (UTC)
Жанна, спасибо что читаете :)
Буду стараться держать марку и дальше :)
helen1950
Dec. 17th, 2014 08:22 pm (UTC)
Как всегда интересная информация,спасибо Ольга!)
sunely_tales
Dec. 18th, 2014 05:52 am (UTC)
Спасибо за комментарий. Особенно приятно, что биологи ценят :-)
romulsan
Jan. 17th, 2015 07:39 am (UTC)
> Животные того времени, тоже не полностью поедались вездесущими бактериями и также постепенно превращались в нефть.

А как может быть, что бактерий не хватало? Они же появились раньше животных. И бактерии плодятся с огромной скоростью относительно животных.
sunely_tales
Jan. 18th, 2015 04:18 pm (UTC)
Да, разумеется, их много, но разве не существуют условия, в которых их деятельность подавлена по тем или иным причинам?
romulsan
Jan. 18th, 2015 08:50 pm (UTC)
Так в том и вопрос: какие нужны условия естественной среды, чтобы бактерии не работали, но труп превращался в нефть? Может, для специалиста это просто и понятно, но я не представляю.
sunely_tales
Jan. 19th, 2015 08:31 am (UTC)
Достаточно теплая температура, давление, и недостаточно быстрое разложение бактериями. Считается что в древних морях такие условия были :-)
romulsan
Jan. 19th, 2015 01:53 pm (UTC)
Тогда получается, что нынешние подземные скопления нефти - это глубины древних морей? Должно быть очень глобальное изменение рельефа, чтобы накрыть эти моря пластами грунта в несколько километров. Такое возможно?
sunely_tales
Jan. 19th, 2015 02:08 pm (UTC)
Хороший вопрос - в рамках теории предполагается перемешивание породы и скопление углеводородов в "ловушках" породы.
( 12 comments — Leave a comment )

Profile

sunely_tales
sunely_tales

Latest Month

April 2016
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by yoksel