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地球上生命所必需的元素之间是否存在平衡?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-10-31 09:19:04

不是平衡状态,而是稳定状态循环,在这种循环中,单个化学物质通过输入和输出的平衡而保持在一个相对恒定的水平上。例如,有碳循环、氧循环、氮循环、硫循环和铁循环等等。

这是氮循环:

地球上生命所必需的元素之间是否存在平衡

大多数回答你问题的人(化学家等)反对你使用平衡这个词。在日常使用中,平衡和稳态的意思是相同的东西,即平衡,但我将解释碳循环的区别,它比氮循环简单得多:

地球上生命所必需的元素之间是否存在平衡

如果我们关掉光线,碳水化合物的氧化就会达到平衡。下面的反应是葡萄糖的燃烧,我们可以在实验室中进行,这是一个很好的近似我们细胞中发生的反应。



无论如何,在25°C和1atm压力的标准条件下,该反应是不可逆的,以至于不可能把反向箭头画得足够小。我输入的平衡常数的值不是打印错误。

如果你把一升饱和了二氧化碳的水溶液和催化剂放在一起,在平衡状态下形成的氧气和葡萄糖的数量会远远少于每升一个分子。从理论上讲,在溶液的海洋中不会形成一个葡萄糖分子。

当然,生物圈中有大量的葡萄糖和由葡萄糖制成的生物分子,这是由于另一种合成途径,即光化学:

地球上生命所必需的元素之间是否存在平衡

请注意,我已经消除了呼吸的反向平衡箭头,因为它实际上并不重要。上图显示了两个独立的不可逆路径,它们保持了环境中固定碳作为生物量与二氧化碳的稳定比例。

A做了一些研究,看看这些数字是什么。该领域的科学家喜欢用亿吨碳(Gt C)来表示它们。

大气中的总碳为CO2 = 2.1 Gt C。

生物量中的总碳约为450 Gt C。几乎所有的生物都是陆地生物,只有6 Gt C的海洋生物。

显然,固定碳与二氧化碳的比例远未达到平衡。
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