Глобальный цикл углерода, недавнее прошлое и современность
advertisement
. Глобальные изменения, кризисы и катастрофы: проблемы и достижения современной экологии Тема 3. Глобальный цикл углерода, недавнее прошлое и современность. Парниковый эффект, связь с климатическими изменениями. Дмитрий Геннадьевич Замолодчиков dzamolod@mail.ru Биогеохимический цикл химического элемента либо вещества это его круговорот в биосфере, включающий переход в живые организмы из неживой среды и обратно. Обобщенная схема биогеохимического цикла Продуценты Консументы Редуценты Обменный фонд Резервный фонд Углерод - С Жизнь на Земле – жизнь на углеродной основе Органическая химия – химия соединений углерода В сухой массе растений и бесскелетных животных – около 50% углерода. Оксид углерода CO2 – углекислый газ Схема углеродного цикла биосферы Атмосфера CO2 Чистая первичная продукция Растворение Дыхание гетеротрофов Выделение Продуценты Чистая первичная продукция Продуценты Лифтинг Океан Дыхание Мертвое органическое гетеротрофов вещество Консументы и редуценты Консументы растворенный CO2 Суша Упрощенное уравнение фотосинтеза свет 6CO2+6H2O = C6H12O6 +6O2 Цикл С в 1900 г. Пулы – Гт С, потоки – Гт С в год, Гт – млрд. тонн Атмосфера CO2 500 Растворение 90 Чистая первичная продукция 60 Выделение 90 Дыхание гетеротрофов 60 Продуценты 500 Чистая первичная продукция 60 Продуценты Лифтинг Океан Дыхание Мертвое органическое гетеротрофов вещество 1000 60 Консументы Консументы и редуценты растворенный CO2 38000 Суша Антропогенные эмиссии CO2 – причина современной модификации цикла С 10 Эмиссии, Гт С/год 8 Эмиссии CO2 6 4 2 0 1850 1870 1890 1910 1930 Год 1950 1970 1990 2010 Антропогенные эмиссии CO2 – причина современной модификации цикла С 10 400 Эмиссии CO2 Концентрация CO2, ppm 375 8 350 6 325 4 300 2 275 250 1850 1870 1890 1910 1930 Год 1950 1970 1990 0 2010 Эмиссии и именение запаса, Гт С/год Концентрация СO2 Антропогенные эмиссии CO2 – причина современной модификации цикла С 400 10 8 4Изменение атмосферного пула CO2 350 6 325 4 и 300 2 275 250 1850 1870 1890 1910 1930 Год 1950 1970 1990 0 2010 Эмиссии и именение запаса, Гт С год Эмиссии СO2 375 Концентрация CO2, ppm -1 Концентрация CO2 Эмиссии CO2 по отраслям экономики Выработка электричества и тепла (25% эмиссий) Изменения землепользования (25% эмиссий) Аргентина: обезлесение в действии Один из островов в Папуа: потери лесов за 10 лет Транспорт (14% эмиссий) Цикл С в 2010 г. Пулы – Гт С, потоки – Гт С в год, Гт – млрд. тонн Атмосфера CO2 800 (+4 в год) Растворение 92 Чистая первичная продукция 62 Выделение 90 Дыхание гетеротрофов 60 Продуценты 500 Чистая первичная продукция 60 Продуценты Лифтинг Океан Дыхание Мертвое органическое гетеротрофов вещество 1000 60 Консументы растворенный CO2 38000 Консументы и редуценты Антропогенные эмиссии 8 Суша Роль лесов – не «зеленые легкие Земли», а хранилище углерода! Глобальные последствия увеличения концентрации CO2 1. 2. 3. Увеличение продуктивности растений, в частности, сельскохозяйственных культур. Подкисление поверхностных вод океана. Усиление парникового эффекта. Зависимость фотосинтеза от концентрации CO2 Подкисление океана При растворении в воде CO2 вступает в карбонатное равновесие: CO2+H2O=H2CO3=H++HCO3-=2H++CO32Морская вода слабо щелочная, pH варьирует в пределах от 7.5 до 8.4. С 1750 г. pH поверхностных вод океана уменьшился на 0.1 pH – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода. Изменение pН на 0.1 – это увеличение концентрации ионов водорода на 25%. Выживут ли рифовые кораллы? Парниковый эффект и радиационный баланс Земли Полосы поглощения парниковых газов в спектре излучения Земли Вклад газов в парниковый эффект Газ Вклад, % H2O 60 CO2 26 O3 8 CH4+N2O 6 Увеличение парникового эффекта ведет к глобальному потеплению. 14.6 среднегодовые значения Температура, ºC 14.4 5-летнее скользящее среднее 14.2 14.0 13.8 13.6 с 13.4 13.2 1850 1870 1890 1910 1930 Год 1950 1970 1990 2010
