碳固定
- 碳存在于大气形式为二氧化碳气体
- 碳被植物从大气中提取出来用于光合作用
- 植物是自养生物
- 自养生物利用光能量来转换二氧化碳从环境成碳化合物,例如:
- 碳水化合物
- 脂质
- 氨基酸
- 这减少了大气中存在的碳量,并将其储存在植物组织中
二氧化碳溶液
- 在大气与水体接触的地方,大气中的二氧化碳可以溶于水
- 人们认为海洋储存的碳要比大气多得多
- 在水生系统中,有些碳是以溶解二氧化碳
- 一些溶解的二氧化碳与水反应生成碳酸(H2有限公司3.),然后分解生成碳酸氢离子(HCO3.-)和氢(H+)离子
- H+水中的离子使它变成酸性更强;随着更多的二氧化碳在海洋中溶解,海洋的pH值会降低,这可能会给一些海洋生物带来问题
- 水生生产商(如水生植物和浮游植物)可以吸收溶解的二氧化碳而且碳酸氢离子对于光合作用,利用来自太阳的光能将碳转化为其他碳化合物,如碳水化合物
碳以溶解的二氧化碳和碳酸氢离子的形式存在于水中
二氧化碳和珊瑚礁
- 二氧化碳含量增加对大气的影响是众所周知的;这是一个温室气体因此增加了大气变暖随着大气浓度的增加
- 公众对二氧化碳含量增加对海洋的影响还不太了解,但可能会了解对海洋意义重大生物多样性因为二氧化碳对海洋化学
- 大量的二氧化碳溶解以及大量溶解的二氧化碳与海水反应形成碳酸(H2有限公司3.)
有限公司2+ H2O→h2有限公司3.
-
- 然后是碳酸解离形成氢离子(H+),碳酸氢离子(HCO3.-)
H2有限公司3.→H++ HCO3.-
-
- 碳酸氢离子可以再次分离形成更多的氢离子碳酸根离子(有限公司3.2 -)
HCO3.-→H++有限公司3.2 -
- 只要这一系列反应以适当的速度发生,海洋就会存在轻微的碱性,并且有稳定的供应碳酸根离子对于需要它们的生物
- 许多海洋生物需要碳酸盐离子才能分泌碳酸钙用来锻炼他们身体坚硬的部分
- 软体动物比如贻贝和蛤蜊,它们的壳是由碳酸钙形成的
- 珊瑚由许多微小生物组成的叫做珊瑚虫的分泌坚硬的外骨骼由碳酸钙制成;这些外骨骼构成了珊瑚的复杂结构珊瑚礁的关键部分生态系统
- 许多海洋生物需要碳酸盐离子才能分泌碳酸钙用来锻炼他们身体坚硬的部分
- 然而,随着大气中二氧化碳含量的增加,气候变化也随之增加溶解的二氧化碳量在海洋中
- 随着更多的二氧化碳溶解,更多的碳酸形成和水解,更多的碳酸氢离子形成和解离,其最终结果是氢的数量不断增加离子在海水溶液中
- 溶液中氢离子浓度的增加导致溶液变得更酸;在这种情况下,这个过程被称为海洋酸化
- 请注意海洋是还是碱性,但pH值下降,所以它们更接近中性
- 有重大的后果海洋酸化
- 碳酸钙外骨骼,例如珊瑚,可以削弱了甚至溶解
- 碳酸氢离子解离生成氢离子,碳酸氢离子还原的反应缓冲随着氢离子数量的增加,降低碳酸盐离子的可用性用来制造坚硬的外骨骼
H++有限公司3.2 -→HCO3.-
- 当海洋酸化的影响结合在一起珊瑚白化这是海洋变暖的结果,对珊瑚礁的影响可能非常严重
- 珊瑚礁被认为是我们所知道的最多样化的生态系统,这可能是海洋生物多样性的坏消息
大气中二氧化碳的增加增加了海水中氢离子的数量,减少了碳酸盐离子的可用性
考试技巧
请注意,虽然海洋酸化与全球变暖有相同的原因(大气中二氧化碳增加),但它不是全球变暖的直接结果。
二氧化碳吸收
- 自养生物吸收二氧化碳从他们的周围(或空气或水),然后在它们的组织中转化为碳化合物
- 这种吸收发生在扩散进入植物的叶子
- 二氧化碳向下扩散浓度梯度来自一个地区高浓度(叶外)到一个区域低浓度(树叶)
- 树叶内的细胞在光合作用中使用二氧化碳,所以光合细胞内的二氧化碳浓度总是很低,保持浓度梯度
- 这种扩散是通过气孔陆生植物,并直接进入水生植物的细胞
二氧化碳沿着浓度梯度扩散到植物的叶子中