If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Uglerodning davriy aylanishi

Yer yuzasi ekosistemalari boʻylab uglerod qanday harakatlanishi va insoniyat harakatlari uglerod davriy aylanishiga qanday taʼsir etayotganligi haqida batafsil bilib oling.

Asosiy tushunchalar

  • Uglerod tirik organizmlar tanasining asosiy tarkibiy elementidir. Hozirgi zamon odamlari uchun qazilma yoqilgʻi sifatida ham muhim iqtisodiy ahamiyatga ega.
  • Karbonat angidrid – CO2 atmosferadan fotosintez qiluvchi organizmlar tomonidan qabul qilinadi va oziq zanjirlari boʻylab harakatlanadigan organik molekulalarni hosil qilish uchun ishlatiladi. Natijada uglerod atomlari nafas olish jarayonida CO2 sifatida ajralib chiqadi.
  • Sekin yuz beradigan geologik jarayonlar, shu jumladan, choʻkindi jinslar va qazilma yoqilgʻilarining shakllanishi uglerodning uzoq vaqt davomida aylanishiga hissa qoʻshadi.
  • Odamlarning qazilma yoqilgʻilarini yoqish va oʻrmonlarni kesish kabi baʼzi faoliyatlari atmosferada CO2 miqdorini oshiradi hamda yerdagi iqlim va okeanlarga taʼsir qiladi.

Uglerod: quruvchi material va yoqilgʻi manbai

Tanamiz massasining taxminan 18% i uglerod atomlariga toʻgʻri keladi va bu uglerod atomlari hayotimiz uchun oʻta muhimdir!1 Uglerod boʻlmaganda, hujayralarimizda plazmatik membranalar, energiya manbai sifatidagi qand molekulalari va hatto tanamiz qurilishi va uni boshqarish boʻyicha koʻrsatmalar beruvchi DNK ham mavjud boʻlmagan boʻlar edi.
Uglerod nafaqat tanamizning, balki zamonaviy sanoatimizning ham ajralmas qismidir. Qadimgi oʻsimliklar va suvoʻtlar qoldiqlari tarkibidagi uglerod birikmalari bugungi kunda biz energiya manbai sifatida foydalanadigan koʻmir va tabiiy gaz kabi qazilma yoqilgʻilarini tashkil etadi. Ushbu qazilma boyliklar yoqilganda, karbonat angidrid (CO2) havoga chiqariladi va atmosferada CO2 miqdori oshib boradi. CO2 miqdorining koʻtarilishi Yerdagi iqlimga taʼsir qiladi, bu esa butun dunyoda atrof-muhitga xavf soladigan asosiy muammodir.
Keling, uglerod aylanishi bilan tanishamiz va atmosferadagi CO2 va tirik organizmlarning ugleroddan foydalanishi uglerod aylanishiga qanday mos kelishini koʻrib chiqamiz.

Uglerod aylanishi

Uglerod aylanishini bir-biriga bogʻliq ikkita kichik sikl sifatida oʻrganish juda oson:
  • Birinchisi – bu tirik mavjudotlar orasida uglerodning jadal almashinishi
  • Ikkinchisi – geologik jarayonlar orqali uglerodning uzoq muddatli aylanishi
Biz ushbu ikki siklni alohida koʻrsak-da, ikkalasi ham bir-biriga oʻzaro bogʻliq ekanligini yodda tutish lozim. Masalan, tirik jonzotlarga muhim boʻlgan atmosfera va okeanlardagi CO2 zaxiralari ham geologik jarayonlar natijasida toʻyinadi va kamayadi.
Qisqacha maʼlumot uchun havoda uglerod asosan karbonat angidrid – CO2 gaz sifatida mavjud boʻlib, u suvda eriydi va suv molekulalari bilan bikarbonat – HCO3 ni hosil qiladi. Fotosintez natijasida karbonat angidrid yoki bikarbonatlar quruqlik oʻsimliklari, bakteriyalar va suvoʻtlar tomonidan organik molekulalarga aylantiriladi. Fotosintez hisobiga hosil boʻlgan organik molekulalar oziq zanjirlari orqali oʻtadi va hujayraviy nafas olish jarayoni esa organik uglerodni qayta karbonat angidrid gaziga aylantiradi.
“Biogeokimyoviy sikllar”. Manba: Biogeochemical cycles: Figure 3 / OpenStax College, Biology, CC BY 4.0; mualliflar: Jon M. Evans va Hovard Perlman, USGS
Organik uglerodning uzoq muddatli saqlanib qolishi tirik organizmlarning qoldiq moddalari yer tubiga koʻmilganida yoki okean tubida choʻkindi jinslarni hosil qilganida sodir boʻladi. Vulqonlarning otilishi va yaqin vaqtlarda odamlarning yoqilgʻidan foydalanishi ushbu saqlangan uglerodning qayta uglerod sikliga kirishiga sabab boʻladi. Qazilma yoqilgʻilarining shakllanishi uzoq muddatli geologik davrlarda sodir boʻlishiga qaramay, qazib olinadigan yoqilgʻilar tarkibidagi uglerod (CO2 shaklida) odamlar tomonidan qisqa vaqt ichida havoga chiqariladi.

Uglerodning biologik aylanishi

Uglerod avtotrof organizmlar yordamida barcha quruqlik va suvdagi oziq zanjirlariga kiradi. Ushbu avtotroflarning deyarli barchasi oʻsimliklar yoki suvoʻtlar kabi fotosintez qiluvchi organizmlardir.
Avtotroflar havodan karbonat angidridni yoki suvdan bikarbonat ionlarini tutib, ularni glyukoza kabi organik birikmalar hosil qilish uchun ishlatadi. Geterotroflar, masalan, odamlar organik molekulalarni isteʼmol qiladi va organik uglerod oziq zanjirlari va oziq toʻrlari orqali oʻtadi.
Qanday qilib uglerod atmosferaga yoki okeanga qaytadi? Uglerodni oʻz ichiga olgan molekulalardan (masalan, qand moddalari) saqlangan energiyani chiqarish uchun avtotroflar va geterotroflar bu molekulalarni hujayraviy nafas olish deb ataladigan jarayon orqali kichik qismlarga parchalaydi. Ushbu jarayon natijasida molekulalardagi uglerod karbonat angidrid sifatida ajralib chiqadi. Redutsentlar oʻlik organizmlar va chiqindilarni parchalaganda organik birikmalar va karbonat angidridni ham chiqaradi.
Uglerod bu biologik sikl orqali, ayniqsa, suv ekotizimlarida tez aylanishi mumkin. Umuman olganda, har yili taxminan 1000–10000 million tonna uglerod biologik yoʻl orqali oʻtadi. Tasavvur qilishingiz uchun 1 tonna bitta fil yoki kichik mashinaning massasiga teng!2,3,4

Uglerodning geologik aylanishi

Uglerod aylanishining geologik yoʻli yuqorida tavsiflangan biologik sikldan ancha uzoq davom etadi. Aslida, uglerodning geologik yoʻl orqali aylanishi uchun odatda millionlab yillar kerak boʻladi. Uglerod uzoq vaqt atmosferada, suyuq suv havzalarida, asosan okeanlarda (choʻkindilar), tuproq, togʻ jinslarida, qazilma yoqilgʻilar holida Yerning ichki qismida saqlanishi mumkin.
Atmosferadagi karbonat angidrid darajasiga okeanlardagi uglerod zaxirasi taʼsir qiladi va aksincha. Atmosferadan chiqadigan karbonat angidrid suvda eriydi va suv molekulalari bilan quyidagi reaksiyalarga kirishadi:
CO2+H2OH2CO3HCO3+H+CO32+2H+
Ushbu jarayonda ajralib chiqqan karbonat – CO32 anionlari Ca2+ kationlari bilan birlashib, dengiz organizmlari qobigʻining asosiy tarkibiy qismi boʻlgan kalsiy karbonat – CaCO3 ni hosil qiladi. Dengiz organizmlari oʻlgandan soʻng, ularning qoldiqlari choʻkib ketishi va oxir-oqibat okean tubidagi choʻkindilarga aylanishi mumkin. Geologik vaqt oʻtishi bilan choʻkindilar Yerdagi eng katta uglerod zaxirasi boʻlgan ohaktoshga aylanadi.
Quruqlikdagi uglerod tirik organizmlarning parchalanishi natijasida hosil boʻlgan organik uglerod yoki togʻ jinslari va minerallarining yemirilishi oqibatida yuzaga kelgan noorganik uglerod sifatida saqlanadi. Yer ostida anaerob sharoitda parchalangan oʻsimlik qoldiqlari, yaʼni yoqilgʻilar (neft, koʻmir va tabiiy gaz) joylashgan. Yoqilgʻilarning paydo boʻlishi million yillar mobaynida davom etadi. Odamlar qazib olinadigan yoqilgʻilarni yoqishganda, uglerod atmosferaga karbonat angidrid shaklida chiqariladi.
Vulqon otilishi atmosferaga uglerodning chiqarilishiga sabab boʻladigan yana bir hodisadir. Okean tubidagi uglerod tarkibli choʻkindilar subduksiya deb ataladigan jarayon orqali Yerning chuqur qatlamlaridan joy oladi (tektonik qatlam boshqasining tagiga siljiydi). Ushbu jarayon atmosferaga vulqon otilishi yoki gidrotermal tuynuklar orqali chiqishi mumkin boʻlgan karbonat angidridni hosil qiladi.

Insonning uglerod aylanishiga taʼsiri

Sanoat inqilobi boshlanganidan beri Yerning cheklangan qazilma yoqilgʻi zaxiralariga global ravishda talab oshdi. Qazib olinadigan yoqilgʻilar tiklanmaydigan resurslar hisoblanadi, chunki ular geologik jarayonlar natijasida hosil boʻladigan darajadan koʻra tezroq foydalanilmoqda.
Yoqilgʻidan foydalanilganda havoga karbonat angidrid – CO2 chiqariladi. Yoqilgʻi sarfining koʻpayishi atmosferadagi CO2 miqdorining oshishiga olib keldi. Oʻrmonlarning kesilishi ham CO2 miqdori oshishiga katta hissa qoʻshadi. Daraxtlar va oʻrmon ekotizimining boshqa qismlari uglerodni yutadi va oʻrmonlar kesilgan taqdirda uglerodning katta qismi CO2 shaklida ajralib chiqadi.
Inson faoliyati natijasida hosil boʻlgan qoʻshimcha CO2 ning bir qismini oʻsimliklar qabul qiladi yoki okeanga singadi, ammo bu jarayonlar CO2 ning koʻpayishiga mutlaqo qarshilik koʻrsatmaydi. Shunday qilib, atmosferada CO2 darajasi koʻtariladi va koʻtarilishda davom etmoqda. CO2 darajasi uzoq vaqt davomida tabiiy ravishda sikllarda koʻtariladi va pasayadi, ammo quyidagi jadvalda koʻrsatilganidek, ular hozir oxirgi 400 000 yildagiga qaraganda yuqoriroqdir:
“Biologik xilmaxillikka tahdid”. Manba: “Threats to biodiversity: Figure 1” / OpenStax College, Biology, CC BY 4.0
Atmosferada koʻp miqdordagi CO2 boʻlishi nega shunchalik muhim? CO2 – bu issiqxona gazi. Atmosferada u issiqlikni ushlab qoladi va kosmosga tarqalishiga yoʻl qoʻymaydi. Mavjud dalillarga asoslanib olimlar CO2 va boshqa issiqxona gazlarining koʻpayishi Yerning iqlimida sezilarli oʻzgarishlarga olib keladi, deb hisoblashadi. Agar issiqxona gazlari ortiqcha chiqarilishini kamaytirish uchun barqaror choralar koʻrilmasa, 2100-yilga kelib Yerning harorati 1–5C ga koʻtarilishi kutilmoqda.8
Issiqxona gazlari nuqtayi nazaridan qaraganda, okeanlarda karbonat angidridning toʻplanishi foydali boʻlib koʻrinishi mumkin, ammo dengizdagi hayot uchun bu unchalik yaxshi boʻlmasligi mumkin. Yuqorida koʻrib oʻtganimizdek, dengiz suvida erigan CO2 suv molekulalari bilan oʻzaro taʼsirlashib, H+ ionlarini hosil qiladi. Shunday qilib, CO2 ning suvda koʻproq erishi suvning kislotali boʻlishiga olib keladi. Yuqori kislotali suv, oʻz navbatida, CO32 konsentratsiyasini kamaytiradi va dengiz organizmlarining CaCO3 asosidagi qobiqlarini hosil qilishi va omon qolishini qiyinlashtiradi.9 Haroratning oshishi va yuqori kislotalilik dengiz hayotiga zarar yetkazishi mumkin va ular korall poliplarining oqarib qolishi bilan bogʻliq.
Old tomonda oqarib qolgan korall, orqada jigarrang va sogʻlom korall. Manba: Keppelbleaching / Acropora, CC BY 3.0
Qazilma yoqilgʻilar atmosfera uglerodining kelajakda iqlim oʻzgarishiga taʼsiri haqida davom etayotgan munozaralarning asosiy mavzusiga aylangan. Biroq olimlar ushbu oʻsish surʼatlarini modellashtirish va kutilajak taʼsirlarini taxmin qilishda vulqonlar otilishi, oʻsimliklarning oʻsishi, tuproqdagi uglerod darajasi va nafas olish kabi tabiiy jarayonlarni diqqat bilan kuzatib borishlari kerak.