생태계에서의 물질순환 1

오늘은 생태계의 기능 중에 물질순환에 대해 살펴보려고 합니다.

모두 알고 있듯, 우리가 사는 세계는 어마어마하게 많은 물질들이 이동하고, 변화하고, 순환하고 있어요.

그래서 오늘 포스팅에서는 생태계에서 어떤 물질들이 순환을 하고 있는지를 중점적으로 다룰 것 같아요.

물질 순환의 형태는 두가지로 나누어집니다.

첫번째는 기체형, 두번째는 침전형으로 말이죠!

말만 들어서는 잘 모를 것 같아요. 하지만 말 그대로 물질을 기체형과 침전형으로 나눈거랍니다.

아래 자세하게 설명해보겠습니다.

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물질 순환의 형태

기체형

:기체형(gaseous type)은 대기권이 저장고, 기체상태의 원소가 만들어 내는 물질순환을 말합니다.

기체형은는특징이 기체상태로 순환하기 때문에 없어지지 않아요. 그래서 부족하지 않답니다! 

*기체형 예: 이산화탄소, 산소, 질소 등 

 

침전형

:암권이 저장고, 고체상태의 원소입니다.

침전형은 말그대로 침전이 돼서 쌓입니다. 근데 쌓이게 되면 부족해지는 곳이 생길거예요. 그래서 이 부족해진 침전형 물질때문에 생물들이 영향을 받을 수 있습니다.

*침전형 예: 인, 황, 요오

 

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이제 기체형의 예들과 침전형의 예들을 하나씩 알아보고 공부해볼게요.

먼저 기체형의 예들을 살펴볼건데요. 기체형의 대표적인 예로는 이산화탄소, 산소, 질소 등이 있어요.

 

기체형의 예

1. 이산화탄소

이산화탄소는 대기에 적고, 수중에 많다는 특징이 있어요.

수중에 많은 이유는 이산화탄소는 용해가 매우 잘 되기 때문인데요. 무려 용해도가 산소의 30배랍니다.

이산화탄소가 물에 녹으면 다음 반응들이 일어나요.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

H2CO3 ⇌ HCO3(−) + H+ Ka1 

HCO3(−) ⇌ CO3(2−) + H+ Ka2

해리상수는 어려우니까 해리상수는 이해하지 않아도 괜찮고요. 반응들을 살펴보면 이산화탄소가 물과 반응해서 H2CO3가 되고, 이 H2CO3가 수소하나랑 HCO3로 나눠집니다. 나눠진 HCO3은 또 수소하나랑 CO32로 나눠지게 됩니다.

 

어 그런데 H2CO3이 형태 어디서 많이 보지 않았나요? 바로 탄산이랍니다. 

그래서 정리해보면, 이산화탄소는 물에 녹아 탄산을 형성할 수 있다는 거예요.

 

그런데 탄산은 '산'(acid) 이잖아요.

그럼 이산화탄소가 물에 녹아 탄산이 되면 pH는 낮아지는거네요? 맞아요.

이산화탄소가 물에 녹으면 pH가 낮게 측정됩니다.

 

여기서 참고로 광합성반응을 보고 가볼게요! 갑자기 왜 광합성이냐고 하시는 분들이 많으실텐데요.

광합성 반응식은 6CO2 + 6H2O + 빛 -> C6H12O2(포도당)이죠??

이 식은 광합성이 진행되면 CO2는 점점 사라지는 걸 의미해요. 

그럼 물속에서의 광합성을 한다면?? 탄산이 점점 사라지겠죠? 그런데 탄산은 산(acid)이기 때문에 탄산이 점점 물 속에서 없어져 갈 수록 pH는 높아져가요.

또 그럼 반대로 물 속에서 호흡을 하게되면? 호흡은 CO2를 생성하는 반응이니까 물 속에서는 탄산이 점점 많아지게 되고, pH는 점점 낮아지겠네요!

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이러한 기본지식을 바탕으로 이해할 수 있는 정보를 하나 가져왔어요.

지금 인간이 어마어마하게 많은 이산화탄소를 배출 중이라는 사실은 여러분도 알고 계실거예요.

이렇게 어마어마한 이산화탄소가 나왔는데 왜 아직 지구가 망하지 않았나? 궁금하신적 없으셨나요 ㅎㅎ

이 이유에는 바다가 있습니다. 바다가 인간이 배출하는 이산화탄소의 3분의 1가량을 흡수하고 있기 때문에 지구온난화의 속도를 늦춰주고 있는 거랍니다. 즉, 바다 속에 이산화탄소들이 탄산형태로 많이 저장된다는 이야기죠!

 

하지만 시간이 지날수록 바다의 이산화탄소 흡수력은 점점 떨어졌습니다.

이 이유는 알칼리도에서 찾을 수 있어요.

또 잠깐 알칼리도에 대해 알려드리면 알칼리도란? 산을 중화시킬 수 있는 능력이예요.

다시 돌아와서 바다의 이산화탄소가 떨어진 이유는 다음과 같아요.

극단적 기후변화로 비가 많이 내리고 해류가 느려지면서 대양의 표면이 더 따뜻한 담수로 덮이고, 아래층이 더 찬 알칼리성 해수와 섞이지 않게 되면서 표층수는 이산화탄소가 포화상태에 이르고, 알칼리도는 떨어지게 돼요.

알칼리도가 떨어지게 되자 이산화탄소를 흡수할 수 있는 능력도 저하됩니다.

 

바다가 이산화탄소를 흡수할 수 있는 능력이 저하되면 흡수되지 못한 이산화탄소들이 점점 늘어나게되고 결국 지구 온난화를 더 가속하게 될거예요. 

 

이 정보에서 이산화탄소의 환경학적 중요성을 깨달을 수 있는데요.

이산화탄소의 환경학적 중요성은 이산화탄소가 물에 녹아 탄산이 돼서 완충역할을 해준다는 거예요.

아무리 많은 이산화탄소가 생겨도 물에 녹으면 되니까 그나마 유지가 되고 있는거랍니다.

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오늘은 여기까지 하고 다음 2편으로 내일 돌아오겠습니다.