Углерод

    Углерод

(Carboneum, С) — химический элемент главной подгруппы IV группы Периодической системы Д

.И. Менделеева; составляет основу органических соединений, которые участвуют в построении клеток живых организмов и поддержании их жизнедеятельности. Из атомов углерода состоит скелет молекул белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов, витаминов, медиаторов и многих других биологически активных соединений. Возникновение жизни на Земле рассматривают как сложный процесс эволюции углеродистых соединений. Источниками углерода на Земле являлись метан и цианистый водород (HCN) первичной атмосферы Земли. С возникновением жизни единственным источником углерода для образования органического вещества биосферы является диоксид углерода (углекислый газ, CO₂). В результате осуществляемого зелеными растениями (аутотрофами) процесса фотосинтеза — образования органических веществ из атмосферного СО₂ с использованием лучистой энергии Солнца — ежегодно на Земле ассимилируется около 100 млрд. т СО₂. Микроорганизмы, усваивающие СО₂ путем так называемого хемосинтеза, используют для образования органических соединений энергию окисления неорганических веществ. Гетеротрофные клетки могут усваивать углерод в виде относительно сложных восстановленных органических соединений; к гетеротрофам относятся высшие животные и большинство микроорганизмов. Органические соединения и кислород, образуемые аутотрофными организмами, служат для поддержания деятельности гетеротрофов. В процессе жизнедеятельности организмов в основном за счет дыхания тканевого, органические соединения подвергаются окислительному распаду, и СО₂высвобождается в окружающую среду. Превращение части органических соединений в СО₂, возвращающегося в атмосферу, осуществляется также при гниении, брожении, горении и других процессах. Оставшееся органическое вещество превращается в гумус, торф, сапропель, которые дают начало так называемыми каустобиолитикам — углям, нефти, газам. Таким образом осуществляется круговорот углерода в природе. В активном круговороте углерода участвует лишь небольшая его часть. Ежегодное образование углерода в виде органической массы составляет 1,5×10¹¹ т^. Годовой баланс углерода для атмосферы определяется главным образом количеством углерода , используемого на формирование массы растений и углекислого газа, поступающего в атмосферу при разложении органического вещества почвы; значительное количество СО₂ выделяется также при вулканической деятельности. Увеличение содержания СО₂ в атмосфере вызывает повышение температуры воздуха (так называемый парниковый эффект), которое в свою очередь приводит к увеличению массы растений и снижению концентрации СО₂ в атмосфере; происходит также ускорение разложения органического вещества до СО₂. Хозяйственная деятельность человека, способствующая выделению СО₂ в процессе сжигания топлива и работы силовых установок, а также уничтожение лесов вызывают дисбаланс потоков углерода из атмосферы к растениям и из почвы в атмосферу, что также приводит к изменениям концентрации СО₂ в атмосфере и температуры воздуха.