Cyklus uhlíku v přírodě

AGROEKOLOGIE

CYKLUS UHLÍKU



Biosféra

Je to sféra s podmínkami vhodnými pro život.
Zahrnuje část atmosféry (v oblasti tropů do výšky 18 km, v polárních oblastech 10 km), celou hydrosféru a povrch litosféry (do desítek metrů pod povrchem půdy, v případě jeskyní i několika kilometrů). Její součástí je také veškerá fauna a flóra.

Jejím základním procesem je přetváření sluneční energie do živé hmoty. Z chemických prvků mají nejvýznamnější úlohu kyslík, uhlík a vodík, které tvoří 96,5% živé hmoty.

V biosféře převládají rostlinné autotrofní fotosyntetické organismy. Na živočišnou složku biosféry připadá necelých 10%, přičemž většina živočichů žije v oceánu.

Živá hmota plní důležité biochemické funkce. Zúčastňuje se na výměně plynů a jejich přeměně, živé organismy v sobě hromadí chemické prvky z vnějšího prostředí, mají podíl na chemické přeměně látek, které obsahují atomy se střídavou mocností atd.

Význam uhlíku
- významně se podílí na stavbě organické hmoty
- jeho sloučeniny jsou důležité pro asimilaci rostlin

Uhlík – formy
Čistý uhlík se v přírodě vyskytuje jako diamant a grafit.
Uhlík je poměrně málo reaktivní, s jinými prvky většinou reaguje až při vyšší teplotě.

Oxid uhelnatý CO
Vzniká spalováním uhlíku za nedostatečného přístupu vzduchu nebo za vysokých teplot. Je to značně reaktivní plyn se silně redukčními účinky – odnímá oxidům kyslík. Je jedovatý a při vdechování se váže na krevní barvivo hemoglobin pevněji než kyslík a tím zabraňuje přenosu kyslíku v organismu. Je součástí výfukových plynů spalovacích motorů a značně přispívá k znečišťování životního prostředí.

Oxid uhličitý CO 2
Vzniká dokonalým spalováním uhlíku, dále při dýchání, kvašení, tlení, hoření uhlí a je konečným produktem spalování každé organické látky. Jeho zvyšující se obsah v ovzduší značně přispívá ke skleníkovému efektu. Je to bezbarvý plyn, bez zápachu, rozpustný ve vodě, těžší než vzduch. Nehoří a působí dusivě.

Kyselina uhličitá H 2 CO 3
Vzniká při rozpouštění oxidu uhličitého ve vodě, kdy nepatrná část jeho molekul reaguje s vodou a dává vzniku slabé kyselině uhličité.

Cyklus uhlíku

Pro stavbu organické hmoty živých organismů je zdrojem plynný CO 2 v atmosféře nebo ve vodě (bikarbonáty). CO 2 v této formě se mění v rostlinách fotosyntézou na sacharidy a rovněž fotosyntézou nebo jinými biosyntézami se mění v proteiny, lipidy, atd.

CO 2 + H 2 O = (HCHO) + O 2

Potřebný vodík se získává fotolýzou vody, z níž se pak uvolněný kyslík rozplyluje do atmosféry. Takto vzniklé látky jsou uhlovodíkovou potravou a stavebním materiálem pro zelené rostliny a živočišné konzumenty. Přitom všechny organismy dýchají, tj. přijímají kyslík a vydechují uhlík do atmosféry ve formě CO 2 . Po smrti jsou mrtvoly rozloženy a remineralizovány rozkladači různého typu. V jejich trofických řetězcích se uhlík často vrací do oběhu ve formě CO 2 (respirace půdy)

Když se odumřelé organismy a zbytky rostlin nahromadí, mohou cyklus uhlíku zpomalovat. Činnosti fauny a mikroflóry typu půdních saprofytů totiž vznikají nové organické látky, jež se ukládají na povrchu půdy jako hnědá nebo černá, různě silná vrstva, které se říká humus a v němž procesy rozkladu probíhají pomalu.

Když nemůže řetězec saprofytů fungovat, protože chybí vzduch nebo je prostředí příliš kyselé, hromadí se organické látky ve formě rašeliny. Rašeliniště znamená stagnaci cyklu. Některá rašeliniště porostlá rašeliníkem mají vrstvu rašeliny hlubní i více než 20 metrů.

Ukládání odumřelých organismů na dně stojatých vod umožňuje činnost vodních rozkladačů – sapropelitů. Tak vzniká sapropelní bahno, z něhož po troškách unikají produkty fermentace (CH 4 , H 2 S, NH 3 , H 2 , CO 2 ). Ttoto bahno se obohacuje o uhlík, dusík a také o síru, která se v�