지구과학 영양순환과 탄소순환

지구과학 영양순환과 탄소순환

영양 순환은 모든 유기체의 세포는 주로 모든 생명체에서 비슷한 비율로 발생하는 6가지 주요 요소로 구성됩니다. 이러한 요소는—수소 ,산소 ,탄소 ,질소 ,인 , 및유황 - 유기체의 핵심 원형질을 형성하며, 이들 원소 중 처음 4개는 대부분의 세포 질량의 약 99퍼센트를 구성합니다. 그러나 추가 요소도 유기체 의 성장 에 필수적 입니다. 칼슘 및 기타 요소는 껍질, 내부 또는 외부 골격, 세포벽 과 같은 세포 지지 구조를 형성하는 데 도움이 됩니다 . 광합성을 가능하게 하는 엽록소 분자태양 에너지 를 화학 에너지 로 변환하는 식물 은 마그네슘 이온 주위에 만들어진 탄소, 수소 및 산소 화합물의 사슬입니다 . 총 16개의 요소가 모든 유기체에서 발견됩니다. 또 다른 8가지 요소는 일부 유기체에서는 발견되지만 다른 유기체에서는 발견되지 않습니다. 이러한 생체 요소는 서로 결합하여 다양한 화합물을 형성합니다. 유기체가 세포에서 포획하여 다양한 방법으로 농축 및 결합하고 신진 대사 및 사망 중에 방출하기 때문에 환경 에서보다 유기체에서 더 높은 비율로 유기체에서 발생 합니다 . 결과적으로 이러한 필수 영양소는 무기 상태와 유기 상태 사이를 번갈아가며 순환합니다.생지화학적 순환 . 이 사이클은 전체 또는 다음의 부분을 포함 할 수 있습니다 다음 분위기 , 주로 포함 가스로 구성되어 물 증기를; 지각 , 포함 토양 및 지구 전체 고체 표면을; 그리고 수권 호수, 강을 포함하고,바다 . 원소의 일부는 석회암과 다른 암석의 광물에 결합되어 있어 유기체가 이용할 수 없습니다. 의 느린 과정풍화 와 침식 은 결국 이러한 요소를 방출하여 주기에 진입합니다. 그러나 대부분의 주요 영양소의 경우 유기체는 생물권을 통과하는 요소를 가로막을 뿐만 아니라 실제로 생지화학적 주기를 주도합니다. 에너지 흐름은 생물권을 통한 영양소의 이동은 에너지 전달과 다릅니다. 에너지는 생물권을 통해 흐르고 재사용할 수 없지만 요소는 재활용되기 때문입니다. 탄소나 질소의 동일한 원자는 영겁의 시간 동안 유기체, 대기, 토양 및 바다 사이를 반복적으로 이동할 수 있습니다. 동물에 의해 이산화탄소 로 방출된 탄소 는 다른 유기체에 의해 흡수되기 전에 5년 또는 10년 동안 대기 중에 남아 있거나 거의 즉시 이웃 식물 로 순환하여 광합성 동안 사용될 수 있습니다 . 탄소 순환은 생명체는 이산화탄소 가 살아있는 유기체 의 탄소 기반 유기 화합물 로 전환되는 것을 기반으로 합니다 . 탄소 순환은 생물권에서 탄소의 핵심적인 중요성을 보여줍니다. 탄소 순환의 다른 경로는 다양한 속도로 요소를 재활용합니다. 주기의 가장 느린 부분은 탄소가 포함됩니다.지구 탄소 의 대부분 이 저장되어 있는 퇴적암 . 연락할 때산성(pH가 낮음)인 물 은 기반암에서 탄소가 용해됩니다. 중성 조건에서 탄소는 탄산칼슘(석회석)과 같은 침전물로 침전됩니다. 용액과 침전 사이의 이러한 순환은 순환의 더 빠른 부분이 발생하는 배경입니다. 탄소의 단기 순환은 지속적인 물리적 교환에서 발생합니다. 대기 와 수권 사이의 이산화탄소 (CO 2 ) . 대기의 이산화탄소는 물(H 2 O)에 용해되어 탄산 (H 2 CO 3 )을 형성하고 수소 이온(H + )과 중탄산염 이온(HCO 3 - )으로 해리됩니다. 수소와 탄산염 이온(CO 3 2- ) 으로 해리 . 다음 가역 반응에서 볼 수 있는 것처럼 물이 더 알칼리성(pH 7.0 이상은 알칼리성임)일수록 탄산염 형태로 더 많은 탄소가 존재합니다. 동시에 물 속의 이산화탄소는 계속해서 대기 중으로 손실됩니다. 대기와 수권 사이의 탄소 교환은 순환의 나머지 부분을 연결합니다. 이 순환은 대기와 육상 생물, 그리고 물과 수생 생물 사이에서 발생하는 교환입니다. 탄소의 생물학적 순환은 광합성 유기체 가 주변 환경 에서 이산화탄소나 탄산염을 동화 하면서 시작됩니다 . 육상 공동체 에서 식물은 다음을 통해 대기 중 이산화탄소를 탄소 기반 화합물로 전환합니다.광합성 ( 위 의 광합성 과정 참조 ). 이 과정에서 식물을 절단 개의 산소 분자의 탄소 및 주변에 다시 산소 방출 환경 . 따라서 식물은 주로 대기 산소의 존재에 책임이 있습니다. 수중 공동체에서 식물은 탄산염 또는 이산화탄소 형태의 용존 탄소를 광합성을 위한 탄소 공급원으로 사용합니다. 탄소가 광합성 유기체와 이를 먹는 동물에 의해 동화 되면 유기체가 호흡할 때 이산화탄소 형태로 다시 방출됩니다. 대기 또는 수권으로의 이산화탄소 방출은 탄소 순환의 생물학적 부분을 완료합니다. 그러나 전지구적 탄소 순환의 경로는 결코 완전히 균형을 이루지 못합니다. 즉, 탄소는 생물권의 모든 부분에서 동일한 비율로 안팎으로 이동하지 않습니다. 결과적으로 시간이 지남에 따라 생물권의 일부는 다른 부분보다 더 많은 탄소를 축적하여 접근 가능한 주요 탄소 저장소 역할을 합니다. 산업화 이전 시대에 탄소의 주요 저장소는 바다의 깊고 얕은 부분이었습니다. 토지 의 토양 , 찌꺼기 및 생물군; 그리고 분위기. 바다는 가장 큰 탄소 저장고였으며 지금도 마찬가지입니다. 해양 식물 플랑크톤은 짧은 수명 사이클을 가지고 있기 때문에, 탄소의 해양 무기 및 유기 상태 사이의 급속 사이클. 지상 환경에서 ,숲 은 가장 큰 탄소 저장소입니다. 육지 공동체의 지상 탄소의 최대 80%와 지하 탄소의 약 3분의 1이 숲에 포함되어 있습니다. 바다와 달리 이 탄소의 대부분은 식물 조직에 직접 저장됩니다. 고위도 산림은 지상 식물뿐만 아니라 이탄 퇴적물에도 많은 양의 탄소를 포함합니다. 고위도와 저위도의 산림은 특히 중요한 탄소 저장소입니다. 산림에서 발생하는 탄소의 약 1/2은 고위도 산림에서 발생하고 3분의 1 이상이 저위도 산림에서 발생합니다. 탄소의 가장 큰 두 개의 산림 저장소 는 세계 산림 탄소의 약 25%를 보유하고 있는 러시아 의 광대한 광활한 지역 과 아마존 분지입니다., 약 20%를 포함합니다. 최근 수세기까지 세계 산림과 대기의 탄소 사이 의 평형 은 일정하게 유지되었습니다. 지난 1,000년 동안 얼음에 갇힌 이산화탄소 샘플과 대기 중 이산화탄소의 직접적인 측정은 18세기까지 상당히 일정하게 유지되었습니다. 그러나 산업 혁명 에 따른 화석 연료 소비 의 증가와 함께 세계의 많은 산림이 벌채되고 있습니다., 숲과 대기의 이산화탄소 양 사이의 균형을 깨뜨리는 결과를 가져왔습니다. 대기 중 이산화탄소 농도는 꾸준히 증가하고 있습니다(그림 4). 현재의 증가 속도는 년간 약 4 %는이다 ( 참조 , 지구 온난화 및 기후 변화와 변화 ). 인간 활동이 전 세계적으로 탄소 저장소의 상대적 크기를 계속 변경 한다면 탄소 순환 및 기타 생지화학적 순환에 큰 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 대규모러시아와 아마존 분지의 삼림 벌채 는 특히글로벌 탄소 저장 및 순환. 지구 온도의 온난화는 또한 어떤 생태계가 탄소의 장기적 흡수원으로 작용하고 대기 중 이산화탄소의 공급원으로 작용하는지를 변화시키고 있습니다. 예를 들어, 토양에 많은 양의 탄소가 저장되어 있는 북극 툰드라 는 지질학적으로 오랜 기간 동안 이산화탄소의 순 흡수원 이었습니다 . 그러나 최근 많은 북극 지역의 온난화는 토양 분해 속도를 가속화하여 이러한 북극 지역을 대기 이산화탄소의 잠재적인 공급원으로 변형시켰습니다. 탄소의 복잡한 순환과 다양한 크기의 탄소 저장소는 대기 중 탄소 증가가 지구 변화에 미칠 영향을 예측하는 것이 그토록 어려운 이유 중 일부를 보여줍니다.