Charakteristiky kyslíka, nádrže a etapy

On cyklus kyslíka Vzťahuje sa na obehový pohyb kyslíka na zemi. Je to plynný biogeochemický cyklus. Kyslík je druhým najhojnejším prvkom v atmosfére po dusíku a druhý najhojnejší v hydrofére po vodíku. V tomto zmysle je kyslíkový cyklus spojený s vodným cyklom.

Okolievny pohyb kyslíka zahŕňa produkciu dioxygénu alebo molekulárneho kyslíka dvoch atómov (alebo₂). Toto sa vyskytuje pri hydrolýze počas fotosyntézy vykonávaných rôznymi fotosyntetickými organizmami.

O₂ Používajú ho živé organizmy pri bunkovom dýchaní a vytvára produkciu oxidu uhličitého (CO₂), Ktorý je jedným zo surovín pre proces fotosyntézy.

Na druhej strane, v hornej atmosfére sa dochádza. Voda sa rozkladá uvoľňovaním vodíka, ktorý sa stratí v stratosfére a kyslík je integrovaný do atmosféry.

Pri interakcii molekuly O₂ S atómom kyslíka dochádza k ozónu (alebo₃). Ozón tvorí tak -zavrhnutú ozónovú vrstvu.

Charakteristika

Kyslík je nemetalický chemický prvok. Jeho atómové číslo je 8, to znamená, že má v prírodnom stave 8 protónov a 8 elektrónov. Za normálnych podmienok teploty a tlaku je prítomný vo forme dioxygenu, bezfarebného a toaletného plynu. Jeho molekulárny vzorec je alebo₂.

O₂ Zahŕňa tri stabilné izotopy: ¹⁶Ani, ¹⁷Alebo a a ¹⁸Ani. Prevládajúcim spôsobom vo vesmíre je ¹⁶Ani. Na Zemi predstavuje 99,76% z celkového kyslíka. On ¹⁸Alebo predstavuje 0,2%. Tvar ¹⁷O Je to veľmi zriedkavé (~ 0,04%).

Pôvod

Kyslík je tretí prvok v hojnosti vo vesmíre. Výroba izotopov ¹⁶Alebo sa začal v prvej generácii Helio Solar Burning, ku ktorému došlo po veľkom tresku.

Zriadenie cyklu jadra uhlíka-dusíka-oxygen v nasledujúcich generáciách hviezd poskytlo dominantný zdroj kyslíka na planétach.

Vysoké teploty a tlaky produkujú vodu (h₂O) vo vesmíre pri vytváraní reakcie vodíka s kyslíkom. Voda je súčasťou konformácie jadra Zeme.

Magma východiská vydávajú vodu vo forme pary a to vstupuje do vodného cyklu. Voda sa rozkladá fotolýzou kyslíka a vodíka prostredníctvom fotosyntézy a ultrafialové žiarenie v horných úrovniach atmosféry.

Primitívna atmosféra

Primitívna atmosféra pred vývojom fotosyntézy cyanobaktériami bola anaeróbna. Pre živé organizmy prispôsobené tejto atmosfére bol kyslík toxický plyn. Dokonca aj dnes atmosféra čistého kyslíka spôsobuje nenapraviteľné poškodenie buniek.

V evolučnej línii súčasných cyanobaktérií vznikla fotosyntéza. To začalo meniť zloženie zemskej atmosféry približne 2.300-2.700 miliónov rokov.

Proliferácia fotosyntetických organizmov zmenila zloženie atmosféry. Život sa vyvinul smerom k adaptácii na aeróbnu atmosféru.

Energie, ktoré poháňajú cyklus

Sily a energie, ktoré pôsobia podporou kyslíkového cyklu, môžu byť geotermálne, keď magma vylučuje vodnú paru alebo môže pochádzať zo slnečnej energie.

Ten poskytuje základnú energiu pre proces fotosyntézy. Chemická energia vo forme uhľohydrátov v dôsledku fotosyntézy, zase vedie všetky živé procesy cez potravinový reťazec. Podobne slnko vytvára planétové diferenciálne zahrievanie a spôsobuje morské a atmosférické prúdy.

Môže vám slúžiť: 10 dôsledkov znečistenia ovzdušia

Vzťah s inými biogeochemickými cyklami

Kvôli jeho hojnosti a vysokej reaktivite je kyslíkový cyklus spojený s inými cyklami, ako je CO₂, Dusík (n₂) a vodný cyklus (h₂Buď). To dáva multicklický charakter.

Nádrže O₂ a Co₂  Sú prepojené procesmi, ktoré zahŕňajú stvorenie (fotosyntéza) a ničenie (dýchanie a spaľovanie) organických látok. Z krátkodobého hľadiska sú tieto reakcie na redukciu oxidu najväčším zdrojom variability koncentrácie OR₂ v atmosfére.

Denitrifikujú baktérie získavajúca kyslík na dýchanie z dusičnanov pôdy, uvoľnenie dusíka.

Nádrže

Geosféra

Kyslík je jednou z hlavných zložiek kremičitanov. Preto predstavuje dôležitý zlomok plášťa a zemskej kôry.

• Jadro: Vo vonkajšom kvapalnom plášti jadra Zeme existujú okrem železa aj ďalšie prvky vrátane kyslíka.
• Pôda: V priestoroch medzi časticami alebo pórmi pôdy sa vzduch šíri. Tento kyslík používa pôdna mikrobiota.

Atmosféra

21% atmosféry sa skladá z kyslíka vo forme dioxygénu (alebo₂). Ďalšími formami atmosférickej prítomnosti kyslíka sú vodná pary (H₂O), oxid uhličitý (CO₂) a ozón (alebo₃).

• Vodná para: Koncentrácia vodnej pary je variabilná v závislosti od teploty, atmosférického tlaku a prúdov atmosférického obehu (vodný cyklus).
• Oxid uhličitý: Co₂ predstavuje približne 0,03% objemu vzduchu. Od začiatku priemyselnej revolúcie sa koncentrácia CO zvýšila₂ V atmosfére v 145%.
• Ozón: Je to molekula, ktorá je prítomná v stratosfére v nízkom množstve (0.03 - 0.02 dielov na milión na objem).

Hydrosféra

71% zemského povrchu je pokryté vodou. V oceánoch je koncentrovaných viac ako 96% vody prítomnej na povrchu Zeme. 89% morskej hmoty je kyslík. CO₂ Je tiež rozpustená vo vode a podlieha výmennému procesu s atmosférou.

Kriosféra

Kriosféra sa vzťahuje na zmrazenú vodnú hmotu, ktorá pokrýva určité oblasti Zeme. Tieto ľadové hmoty obsahujú približne 1,74% vody z pôdy Cortex Water. Na druhej strane ľad obsahuje variabilné množstvá molekulárneho kyslíka zachyteného.

Aniživé organizmy

Väčšina molekúl, ktoré tvoria štruktúru živých bytostí, obsahuje kyslík. Na druhej strane, vysoký podiel živých bytostí je voda. Preto je pozemná biomasa tiež rezerváciou kyslíka.

Etapa

Všeobecne povedané, cyklus, ktorý sleduje kyslík ako chemické činidlo, obsahuje dve veľké oblasti, ktoré tvoria svoj biogeochemický cyklus charakter. Tieto oblasti sú zastúpené v štyroch etapách.

Geo -environmentálna oblasť pokrýva posuny a zadržiavanie v atmosfére, hydrosfére, krivosfére a kyslíkovej geosfére. Zahŕňa to environmentálnu nádrž a zdrojovú fázu a fázu návratu do životného prostredia.

V biologickej oblasti sú zahrnuté aj dve fázy. Sú spojené s fotosyntézou a dýchaním.

-Environmentálna nádrž a fáza zdroja: atmosféra-hydrosféra-chóosféra-geosféra

Atmosféra

Hlavným zdrojom atmosférického kyslíka je fotosyntéza. Existujú však aj ďalšie zdroje, z ktorých je možné kyslík začleniť do atmosféry.

Jedným z nich je tekutý vonkajší plášť Zeme jadra. Kyslík dosahuje atmosféru vo forme vodnej pary prostredníctvom sopečných erupcií. Vodná pár stúpa do stratosféry, kde fotolýza trpí v dôsledku vysokého energie žiarenia slnka a vyskytuje sa voľný kyslík.

Môže vám slúžiť: Princípy environmentálnej udržateľnosti

Na druhej strane dýchanie emituje kyslík vo forme CO₂.  Spaľovacie procesy, najmä priemyselné procesy, tiež spotrebúvajú molekulárny kyslík a poskytujú CO₂ do atmosféry.

Pri výmene medzi atmosférou a hydrosférou prechádza rozpustený kyslík vo vodných masách do atmosféry. Z toho, CO₂ Atmosférický je rozpustený vo vode ako kyselina uhličitá. Kyslík rozpustený vo vode pochádza hlavne z fotosyntézy rias a cyanobaktérií.

Stratosféra

Na horných úrovniach atmosféry hydroluje vysoko energiu. Žiarenie s krátkym vlnom aktivuje molekuly alebo₂. Tieto sa rozvíjajú v atómoch bez kyslíka (O).

Tieto voľné atómy alebo reagujú s molekulami alebo₂ a produkovať ozón (alebo₃). Táto reakcia je reverzibilná. V dôsledku ultrafialového žiarenia O₃ Znovu sa rozkladá v atómoch bez kyslíka.

Kyslík ako zložka atmosférického vzduchu je súčasťou rôznych oxidačných reakcií na integráciu rôznych suchozemských zlúčenín. Dôležitým umývadlom kyslíka je oxidácia plynov zo sopečných erupcií.

Hydrosféra

Najväčšia koncentrácia vody na Zemi sú oceány, kde je rovnomerná koncentrácia izotopov kyslíka. Je to kvôli konštantnej výmene tohto prvku s kortexom Zeme prostredníctvom procesov hydrotermálneho obehu.

V limitoch tektonických platní a oceánskych dorzálnych sa vytvára konštantný proces výmeny plynu.

Kriosféra

Masy suchozemského ľadu, vrátane polárnych ľadových hmotností, ľadovcov a permafrostu, tvoria dôležitý drez kyslíka vo forme tuhej vody vody.

Geosféra

Kyslík sa tiež podieľa na výmene plynnej výmeny so zemou. Tam predstavuje životne dôležitý prvok pre respiračné procesy pôdnych mikroorganizmov.

Dôležitým umývadlom na zemi je procesy oxidácie minerálov a spaľovanie fosílnych palív.

Kyslík, ktorý je súčasťou molekuly vody (h₂O) Postupujte podľa vodného cyklu v procesoch odparovania a procesov kondenzácie.

-Fotosyntetická fáza

Fotosyntéza sa vykonáva v chloroplastoch. Počas svetelnej fázy fotosyntézy je potrebné redukčné činidlo, to znamená zdroj elektrónov. V tomto prípade je to voda (h₂Buď).

Pri užívaní vody (H) z vody sa uvoľňuje kyslík (alebo₂) ako odpadový produkt. Voda vstupuje do rastliny cez korene. V prípade rias a cyanobaktérií pochádza z vodného prostredia.

Všetok molekulárny kyslík (alebo₂) vyrobené počas fotosyntézy pochádza z vody použitej v procese. Vo fotosyntéze sa konzumuje s₂, Slnečná energia a voda (h₂O) a kyslík sa uvoľňuje (alebo₂).

-Atmosférické fáza návratu

O₂ Generované vo fotosyntéze je vylúčené do atmosféry cez stomatu v prípade rastlín. Riasy a cyanobaktérie ich vracajú do prostredia v dôsledku difúzie membrány. Podobne respiračné procesy vracajú kyslík do prostredia vo forme oxidu uhličitého (CO₂).

-Dýchacia fáza

Na vykonávanie svojich životne dôležitých funkcií musia živé organizmy urobiť účinnú chemickú energiu generovanú fotosyntézou. Táto energia je uložená vo forme komplexných molekúl uhľohydrátov (cukry) v prípade rastlín. Zvyšok organizmov ho získava z potravín

Môže vám slúžiť: erózia vody: faktory, typy, dôsledky, riešenia

Proces, ktorým živé bytosti rozvíjajú chemické zlúčeniny na uvoľnenie požadovanej energie, sa nazýva dýchanie. Tento proces sa vykonáva v bunkách a má dve fázy; aeróbny a ďalší anaeróbny.

Aeróbne dýchanie sa vykonáva v mitochondriách v rastlinách a zvieratách. V baktériách sa vykonáva v cytoplazme, pretože im chýba mitochondrie.

Základným prvkom dýchania je kyslík ako oxidačné činidlo. Pri dýchaní sa konzumuje kyslík (alebo₂) A spoločne preplnené₂ a voda (h₂O), výroba užitočnej energie.

CO₂ a voda (vodná para) sa uvoľňujú cez stomatu v rastlinách. U zvierat CO₂ Uvoľňuje sa nosnými dierkami a/alebo ústami a vodou potu. V rianoch a baktériách CO₂ sa uvoľňuje difúziou membrány.

Fotorerspirácia

V rastlinách v prítomnosti svetla je vyvinutý proces, ktorý spotrebúva kyslík a energiu nazývanú fotorerspirácia. Fotorerspirácia sa zvyšuje so zvýšením teploty v dôsledku zvýšenia ko -koncentrácie₂ Pokiaľ ide o koncentráciu O₂.

Photorerspirácia stanovuje negatívnu energetickú bilanciu pre rastlinu. Konzumovať alebo₂ a chemická energia (produkovaná fotosyntézou) a vydanie CO₂. Preto vyvinuli evolučné mechanizmy na jeho pôsobenie (C4 a môžu metabolizmy).

Dôležitosť

V súčasnosti je drvivá väčšina života aeróbna. Bez obehu O₂ V planétovom systéme by život, ako ho dnes poznáme.

Okrem toho kyslík predstavuje dôležitú časť hmotností pozemného vzduchu. Preto prispieva k atmosférickým javom spojeným s ňou a jeho dôsledkami: erozívne účinky, regulácia klímy, okrem iného.

Priamo vytvára oxidačné procesy v pôde, sopečných plynoch a na kovových umelých štruktúrach.

Kyslík je prvok s vysokou oxidačnou kapacitou. Aj keď sú molekuly kyslíka veľmi stabilné, pretože tvoria dvojitú väzbu, pričom kyslík má vysokú elektronegativitu (schopnosť prilákať elektróny), má vysokú reaktívnu kapacitu. V dôsledku tejto vysokej elektronegativity kyslík zasahuje do mnohých oxidačných reakcií.

Zmeny

Prevažná väčšina procesov spaľovania, ktoré sa vyskytujú v prírode. Tiež v tých, ktoré vytvára ľudská bytosť. Tieto procesy plnia pozitívne aj negatívne funkcie v antropických podmienkach.

Spaľovanie fosílnych palív (uhlie, ropa, plyn) prispieva k hospodárskemu rozvoju, ale zároveň predstavuje vážny problém pre svoj príspevok k globálnemu otepľovaniu.

Veľké lesné požiare ovplyvňujú biodiverzitu, hoci v niektorých prípadoch sú súčasťou prírodných procesov v určitých ekosystémoch.

Skleníkový efekt

Ozónová vrstva (alebo₃) V stratosfére je ochranným štítom atmosféry proti prebytku ultrafialového žiarenia. Toto vysoko energetické žiarenie zvyšuje zahrievanie pôdy.

Na druhej strane je to vysoko mutagénne a škodlivé pre živé tkanivá. V ľudskej bytosti a iných zvieratách je karcinogénny.

Emisia rôznych plynov spôsobuje deštrukciu ozónovej vrstvy, a preto uľahčuje vstup ultrafialového žiarenia. Niektoré z týchto plynov sú chlorofluórnosti, hydrochlorofluórky, etylbromid, oxidy dusíka hnojív a halónov.

Odkazy

1. Bekker A, HD Holland, Pl Wang, D Rumble, HJ Stein, Jl Hannah, LL Coetzee a NJ Beukes. (2004) Datovanie po vzostupe atmosférického kyslíka. Nature 427: 117-120.
2. Purves WK, D Sadava, GH Orians a HC Heller (2003) Život. Veda o biológii. 6. EDT. Sinauer Associates, Inc. a Wh Freeman and Company. 1044 P.