Süsinikuringe
Looduses on
kaasatud süsiniku ringesse organismid ja neid ümbritsev keskkond. Anorgaaniline
CO2 muudetakse taimede poolt lihtsamateks süsivesikuteks, mida
kasutatakse keerulisemate ühendite moodustamiseks. Osad loomad toituvad
taimedest ja loomad on omakorda toiduks teistele loomadele jne. Surnud
organismid lagundatakse paljude teiste ühendite seas ka CO2. Taimed
ja loomad eraldavad samuti CO2 hingamisprotsesside käigus. Loomad ja
paljud mikroorganismid vajavad süsinikku sisaldavaid aineid, et saada
algmaterjali biokeemiliste protsesside tarvis. Protsessi, kus CO2
seotakse vastavate molekulidega elusorganismides, nimetatakse süsihappegaasi fikseerimiseks.
Süsihappegaasi sidumises osalevad taimed, vetikad ja tsüanobakterid
(sini-rohevetikad). Selles etapis toimub CO2 redutseerimine ja
vabanenud süsinik seotakse orgaanilistesse ühenditesse. Samal ajal eritub
keskkonda molekulaarne hapnik (O2).
Peaaegu kogu CO2 sidumine toimub fotosünteesi kaudu, kus rohelised taimed moodustavad CO2 ja H2O süsivesikuid, kasutades selleks päikeseenergiat. Rohelised taimed kasutavad süsivesikuid orgaanilisi molekule tekitamiseks, nagu tselluloos, rasvad, proteiinid ja nukleiinhapped. Süsivesikute oksüdeerumisel vabaneb rakus energia, mis osaliselt kasutatakse teisteks keemilisteks reaktsioonideks. Oksüdatsiooni protsess (ehk hingamine) toimub atmosfäärist (või veest) pärineva hapniku süsivesiku molekuli reageerimisega, mille tagajärjel tekib vesi ja CO2. Need on ühendid millest algselt süsivesikud moodustusid. Siiski mitte kõik süsiniku aatomid, mis on taimega seotud, ei pöördu hingamisprotsessi käigus tagasi atmosfääri. Osa fikseerub orgaanilises materjalis, millest moodustub rakk. Kui taim sureb, siis selle kudesid kasutavad bakterid ja teised mikroobid. Seda protsessi nimetatakse kõdunemiseks.
Protsessi järgneval etapil tekitavad mikroobid hapnikust vett ning lõhustuvad orgaanilisi süsinikku sisaldavad ühendeid, kusjuures sõltuvalt protsessi kulgemise staadiumist eraldub keskkonda CO2, metaani, vesinikku jt gaase. Süsihappegaas ja vesi fotosünteesi komponentideks orgaaniliste ainete moodustumisel.
Orgaanilise aine lõhustamine võib toimuda kahel viisil: füto- ja zoogeenselt. Fütogeensest orgaaniliste ühendite lõhustamisest võtavad osa seened (sh mikroskoopilised seened), bakterid, aktinomütseedid jt organismid.
Zoogeensel orgaaniliste ainete lõhustamisel osalevad nt algloomad, ussid, molluskid, kahepaiksed ja imetajad.
Orgaaniliste ühendite lõhustamine toimub etapiviisiliselt, mis tuleneb erinevate keemiliste ühendite ehituslikest iseärasustest. Süsinikühenditest lõhustatakse kõige kiiremini mono- ja oligosahhariidid. Polüsahhariidide (tärklis, hemitselluloos, pektiin) ja rasvade lõhustamine toimub aeglasemalt. Vastupidavamad mikroobidele on polümeriseerunud ühendid (nt ligniin).
Orgaanilisi ühendeid võivad lagundada sõltuvalt keskkonna tingimustest nii aeroobsed kui ka anaeroobsed mikroobid, produtseerides keskkonda CO2 ja H2O või orgaanilisi happeid, alkohole jt ühendeid.
Orgaanilisi ühendeid võivad lagundada sõltuvalt keskkonna tingimustest nii aeroobsed kui ka anaeroobsed mikroobid, produtseerides keskkonda CO2 ja H2O või orgaanilisi happeid, alkohole jt ühendeid.
Need mikroobid lagundavad taime orgaanilisi molekule ja kasutavad neid raku hingamisel ja ülesehitusel. Hingamise käigus satub enamus süsinikku tagasi atmosfääri. Süsinikku sisaldavaid ühendeid, mida loomad saavad teisi organisme süües, kasutavad nad rakkude ülesehitamiseks või oksüdeeritakse need hingamisel energiaks. Selle tulemusel eralduvad CO2 ja H2O. Kui loom sureb, siis kõduneb ta mikroobide kaasabil ning selle tulemusel eraldub rohkem süsinikku atmosfääri. Süsinikku sisaldavad molekulid puudes (või teistes aeglaselt lagunemates orgaanilistes materjalides) oksüdeeritakse ka põlemise kaudu, kus jällegi eraldub CO2 ja H2O. Teatud ajaperioodil, kui rohelised taimed kõdunesid ainult osaliselt, tekkisid fossiilkütused, nagu kivisüsi, turvas ja nafta. Need ained on moodustunud taimede orgaanilistest ühenditest. Nende põlemisel eraldub samuti CO2 atmosfääri.
Peaaegu kogu CO2 sidumine toimub fotosünteesi kaudu, kus rohelised taimed moodustavad CO2 ja H2O süsivesikuid, kasutades selleks päikeseenergiat. Rohelised taimed kasutavad süsivesikuid orgaanilisi molekule tekitamiseks, nagu tselluloos, rasvad, proteiinid ja nukleiinhapped. Süsivesikute oksüdeerumisel vabaneb rakus energia, mis osaliselt kasutatakse teisteks keemilisteks reaktsioonideks. Oksüdatsiooni protsess (ehk hingamine) toimub atmosfäärist (või veest) pärineva hapniku süsivesiku molekuli reageerimisega, mille tagajärjel tekib vesi ja CO2. Need on ühendid millest algselt süsivesikud moodustusid. Siiski mitte kõik süsiniku aatomid, mis on taimega seotud, ei pöördu hingamisprotsessi käigus tagasi atmosfääri. Osa fikseerub orgaanilises materjalis, millest moodustub rakk. Kui taim sureb, siis selle kudesid kasutavad bakterid ja teised mikroobid. Seda protsessi nimetatakse kõdunemiseks.
Protsessi järgneval etapil tekitavad mikroobid hapnikust vett ning lõhustuvad orgaanilisi süsinikku sisaldavad ühendeid, kusjuures sõltuvalt protsessi kulgemise staadiumist eraldub keskkonda CO2, metaani, vesinikku jt gaase. Süsihappegaas ja vesi fotosünteesi komponentideks orgaaniliste ainete moodustumisel.
Orgaanilise aine lõhustamine võib toimuda kahel viisil: füto- ja zoogeenselt. Fütogeensest orgaaniliste ühendite lõhustamisest võtavad osa seened (sh mikroskoopilised seened), bakterid, aktinomütseedid jt organismid.
Zoogeensel orgaaniliste ainete lõhustamisel osalevad nt algloomad, ussid, molluskid, kahepaiksed ja imetajad.
Orgaaniliste ühendite lõhustamine toimub etapiviisiliselt, mis tuleneb erinevate keemiliste ühendite ehituslikest iseärasustest. Süsinikühenditest lõhustatakse kõige kiiremini mono- ja oligosahhariidid. Polüsahhariidide (tärklis, hemitselluloos, pektiin) ja rasvade lõhustamine toimub aeglasemalt. Vastupidavamad mikroobidele on polümeriseerunud ühendid (nt ligniin).
Orgaanilisi ühendeid võivad lagundada sõltuvalt keskkonna tingimustest nii aeroobsed kui ka anaeroobsed mikroobid, produtseerides keskkonda CO2 ja H2O või orgaanilisi happeid, alkohole jt ühendeid.
Orgaanilisi ühendeid võivad lagundada sõltuvalt keskkonna tingimustest nii aeroobsed kui ka anaeroobsed mikroobid, produtseerides keskkonda CO2 ja H2O või orgaanilisi happeid, alkohole jt ühendeid.
Need mikroobid lagundavad taime orgaanilisi molekule ja kasutavad neid raku hingamisel ja ülesehitusel. Hingamise käigus satub enamus süsinikku tagasi atmosfääri. Süsinikku sisaldavaid ühendeid, mida loomad saavad teisi organisme süües, kasutavad nad rakkude ülesehitamiseks või oksüdeeritakse need hingamisel energiaks. Selle tulemusel eralduvad CO2 ja H2O. Kui loom sureb, siis kõduneb ta mikroobide kaasabil ning selle tulemusel eraldub rohkem süsinikku atmosfääri. Süsinikku sisaldavad molekulid puudes (või teistes aeglaselt lagunemates orgaanilistes materjalides) oksüdeeritakse ka põlemise kaudu, kus jällegi eraldub CO2 ja H2O. Teatud ajaperioodil, kui rohelised taimed kõdunesid ainult osaliselt, tekkisid fossiilkütused, nagu kivisüsi, turvas ja nafta. Need ained on moodustunud taimede orgaanilistest ühenditest. Nende põlemisel eraldub samuti CO2 atmosfääri.
Joonisel on süsiniku ringe looduses, milles osalevad mikroorganismid
Järgnevast videost saab näha inglise keelset süsinikuringe tutvustust.