Ciri -ciri kitaran oksigen, takungan dan peringkat

Dia kitaran oksigen Ia merujuk kepada pergerakan peredaran oksigen di bumi. Ia adalah kitaran biogeokimia gas. Oksigen adalah elemen kedua yang paling banyak di atmosfera selepas nitrogen, dan yang paling banyak dalam hidrosfera selepas hidrogen. Dalam pengertian ini, kitaran oksigen disambungkan ke kitaran air.

Pergerakan peredaran oksigen termasuk pengeluaran oksigen dioxygen atau molekul dua atom (atau₂). Ini berlaku untuk hidrolisis semasa fotosintesis yang dilakukan oleh organisma fotosintesis yang berbeza.

O₂ Ia digunakan oleh organisma hidup dalam pernafasan sel, menghasilkan pengeluaran karbon dioksida (CO₂), Yang terakhir menjadi salah satu bahan mentah untuk proses fotosintesis.

Sebaliknya, di atmosfera atas, fotolisis (hidrolisis diaktifkan oleh tenaga suria) wap air yang disebabkan oleh sinaran ultraviolet matahari berlaku. Air memecah melepaskan hidrogen yang hilang dalam stratosfera dan oksigen disatukan ke atmosfera.

Apabila berinteraksi dengan molekul o₂ Dengan atom oksigen, ozon berlaku (atau₃). Ozon membentuk lapisan ozon yang dibentuk.

Ciri -ciri

Oksigen adalah elemen kimia bukan logam. Nombor atomnya adalah 8, iaitu, ia mempunyai 8 proton dan 8 elektron dalam keadaan semula jadi. Di bawah keadaan suhu dan tekanan normal, ia terdapat dalam bentuk gas dioxygen, tanpa warna dan tandas. Formula molekulnya adalah atau₂.

O₂ Termasuk tiga isotop stabil: ¹⁶Sama ada, ¹⁷Atau dan ¹⁸Sama ada. Cara utama di alam semesta adalah ¹⁶Sama ada. Di bumi ia mewakili 99.76% daripada jumlah oksigen. Dia ¹⁸Atau mewakili 0.2%. Bentuk ¹⁷O sangat jarang berlaku (~ 0.04%).

Asal

Oksigen adalah elemen ketiga yang banyak di alam semesta. Pengeluaran isotop ¹⁶Atau bermula pada generasi pertama pembakaran solar helio yang berlaku selepas bang besar.

Penubuhan kitaran teras karbon-nitrogen-oksigen pada generasi berikutnya bintang telah memberikan sumber oksigen utama di planet.

Suhu dan tekanan tinggi menghasilkan air (h₂O) Di alam semesta ketika menghasilkan tindak balas hidrogen dengan oksigen. Air adalah sebahagian daripada penyesuaian teras bumi.

Singkapan magma mengeluarkan air dalam bentuk stim dan ini memasuki kitaran air. Air diuraikan oleh oksigen dan fotolisis hidrogen melalui fotosintesis, dan radiasi ultraviolet di peringkat atas atmosfera.

Suasana primitif

Suasana primitif sebelum evolusi fotosintesis oleh sianobakteria adalah anaerobik. Untuk organisma hidup yang disesuaikan dengan atmosfera itu, oksigen adalah gas toksik. Malah hari ini suasana oksigen tulen menghasilkan kerosakan yang tidak dapat diperbaiki ke sel.

Dalam keturunan evolusi cyanobacteria semasa, fotosintesis berasal. Ini mula mengubah komposisi atmosfera bumi kira -kira 2.300-2.700 juta tahun.

Proliferasi organisma fotosintesis mengubah komposisi atmosfera. Kehidupan berkembang ke arah penyesuaian ke suasana aerobik.

Tenaga yang mendorong kitaran

Daya dan tenaga yang bertindak dengan mempromosikan kitaran oksigen boleh menjadi panas bumi, ketika magma mengeluarkan wap air, atau boleh datang dari tenaga solar.

Yang terakhir memberikan tenaga asas untuk proses fotosintesis. Tenaga kimia dalam bentuk karbohidrat yang terhasil daripada fotosintesis, seterusnya memacu semua proses hidup melalui rantai makanan. Begitu juga, matahari menghasilkan pemanasan pembezaan planet dan menyebabkan arus laut dan atmosfera.

Ia dapat melayani anda: 10 akibat pencemaran udara

Hubungan dengan kitaran biogeokimia yang lain

Oleh kerana banyaknya dan kereaktifan yang tinggi, kitaran oksigen disambungkan ke kitaran lain seperti CO₂, Nitrogen (n₂) dan kitaran air (h₂Sama ada). Ini memberikan watak multicyclic.

Takungan o₂ dan co₂  Mereka dikaitkan dengan proses yang melibatkan penciptaan (fotosintesis) dan kemusnahan (pernafasan dan pembakaran) bahan organik. Dalam jangka pendek, tindak balas pengurangan oksida ini merupakan sumber kebolehubahan terbesar kepekatan atau₂ di atmosfera.

Dia menafikan bakteria memperoleh oksigen untuk bernafas dari nitrat tanah, melepaskan nitrogen.

Takungan

Geosfera

Oksigen adalah salah satu komponen utama silikat. Oleh itu, ia merupakan sebahagian kecil daripada mantel dan kerak bumi.

• Teras bumi: Di dalam mantel cecair luar teras bumi terdapat, sebagai tambahan kepada besi, elemen lain, termasuk oksigen.
• Tanah: Di ruang antara zarah atau liang tanah udara tersebar. Oksigen ini digunakan oleh mikrobiota tanah.

Atmosfera

21% atmosfera terdiri daripada oksigen dalam bentuk dioxygen (atau₂). Bentuk lain kehadiran oksigen atmosfera adalah wap air (h₂O), karbon dioksida (CO₂) dan ozon (atau₃).

• Wap air: Kepekatan wap air berubah -ubah, bergantung pada suhu, tekanan atmosfera dan arus peredaran atmosfera (kitaran air).
• Karbon dioksida: Co₂ mewakili kira -kira 0.03% daripada jumlah udara. Sejak permulaan revolusi perindustrian, kepekatan CO telah meningkat₂ Di atmosfera pada 145%.
• Ozon: Ia adalah molekul yang terdapat di stratosfera dalam jumlah yang rendah (0.03 - 0.02 bahagian per juta setiap kelantangan).

Hydrosphere

71% permukaan bumi dilindungi oleh air. Di lautan lebih daripada 96% air yang terdapat di permukaan bumi tertumpu. 89% jisim lautan adalah oksigen. Co₂ Ia juga dibubarkan di dalam air dan tertakluk kepada proses pertukaran dengan atmosfera.

Criosphere

Criosphere merujuk kepada jisim air beku yang meliputi kawasan tertentu di bumi. Jisim ais ini mengandungi kira -kira 1.74% air korteks tanah. Sebaliknya, ais mengandungi jumlah yang berubah -ubah oksigen molekul yang terperangkap.

Sama adaorganisma hidup

Sebilangan besar molekul yang membentuk struktur makhluk hidup mengandungi oksigen. Sebaliknya, sebahagian besar makhluk hidup adalah air. Oleh itu, biomas daratan juga merupakan rizab oksigen.

Peringkat

Secara umum, kitaran yang mengikuti oksigen sebagai ejen kimia termasuk dua kawasan besar yang membentuk watak kitaran biogeokimia. Kawasan ini diwakili dalam empat peringkat.

Kawasan Geo -Environmental merangkumi anjakan dan penahanan di atmosfera, hidrosfera, criosphere dan geosfera oksigen. Ini termasuk takungan alam sekitar dan peringkat sumber, dan tahap kembali ke alam sekitar.

Di kawasan biologi, dua peringkat juga termasuk. Mereka dikaitkan dengan fotosintesis dan bernafas.

-Takungan Alam Sekitar dan Sumber Sumber: Atmosfer-Hydrosphere-Chóosphere-Geosfera

Atmosfera

Sumber utama oksigen atmosfera adalah fotosintesis. Tetapi ada sumber lain dari mana oksigen dapat dimasukkan ke dalam atmosfera.

Salah satu daripadanya adalah mantel luar cecair teras bumi. Oksigen mencapai atmosfera dalam bentuk wap air melalui letusan gunung berapi. Wap air naik ke stratosfera di mana fotolisis menderita akibat sinaran tenaga tinggi matahari dan oksigen bebas berlaku.

Dapat melayani anda: prinsip kelestarian alam sekitar

Sebaliknya, pernafasan memancarkan oksigen dalam bentuk CO₂.  Proses pembakaran, terutamanya proses perindustrian, juga mengambil oksigen molekul dan menyediakan CO₂ ke atmosfera.

Dalam pertukaran antara atmosfera dan hidrosfera, oksigen terlarut di massa air berlalu ke atmosfera. Bagi bahagiannya, CO₂ Atmosfera dibubarkan dalam air sebagai asid karbonik. Oksigen yang dibubarkan di dalam air datang terutamanya dari fotosintesis alga dan sianobakteria.

Stratosfera

Di peringkat atas atmosfera, radiasi tenaga tinggi menghidrolisis wap. Sinaran gelombang pendek mengaktifkan molekul atau₂. Ini dibentangkan dalam atom bebas oksigen (O).

Atom bebas ini atau bertindak balas dengan molekul atau₂ dan menghasilkan ozon (atau₃). Reaksi ini boleh diterbalikkan. Kerana sinaran ultraviolet o₃ Ia terurai dalam atom bebas oksigen.

Oksigen sebagai komponen udara atmosfera adalah sebahagian daripada pelbagai reaksi pengoksidaan untuk mengintegrasikan pelbagai sebatian daratan. Tenggelam oksigen penting ialah pengoksidaan gas dari letusan gunung berapi.

Hydrosphere

Kepekatan air terbesar di bumi adalah lautan, di mana terdapat kepekatan seragam isotop oksigen. Ini disebabkan oleh pertukaran elemen ini dengan korteks bumi melalui proses peredaran hidroterma.

Dalam had plat tektonik dan punggung lautan, proses pertukaran gas yang berterusan dihasilkan.

Criosphere

Jisim ais terestrial, termasuk massa ais kutub, glasier dan permafrost, merupakan tenggelam oksigen penting dalam bentuk air keadaan pepejal.

Geosfera

Juga oksigen mengambil bahagian dalam pertukaran gas dengan tanah. Terdapat unsur penting untuk proses pernafasan mikroorganisma tanah.

Tenggelam penting di tanah ialah proses pengoksidaan mineral dan pembakaran bahan api fosil.

Oksigen yang merupakan sebahagian daripada molekul air (h₂O) Ikuti kitaran air dalam proses penyejatan dan proses pemeluwapan.

-Tahap fotosintesis

Photosynthesis dilakukan dalam kloroplas. Semasa fasa cahaya fotosintesis ejen pengurangan diperlukan, iaitu sumber elektron. Ejen ini dalam kes ini adalah air (h₂Sama ada).

Semasa mengambil air (h) dari air, oksigen dibebaskan (atau₂) sebagai produk sisa. Air memasuki tumbuhan melalui akar. Dalam kes alga dan sianobakteria ia berasal dari persekitaran akuatik.

Semua oksigen molekul (atau₂) yang dihasilkan semasa fotosintesis berasal dari air yang digunakan dalam proses. Dalam fotosintesis ia dimakan dengan₂, Tenaga Suria dan Air (H₂O), dan oksigen dibebaskan (atau₂).

-Peringkat kembali atmosfera

O₂ Dihasilkan dalam fotosintesis diusir ke atmosfera melalui stomata dalam hal tumbuhan. Alga dan Cyanobacteria Kembali ke Alam Sekitar kerana Penyebaran Membran. Begitu juga, proses pernafasan mengembalikan oksigen ke alam sekitar dalam bentuk karbon dioksida (CO₂).

-Peringkat pernafasan

Untuk melaksanakan fungsi penting mereka, organisma hidup perlu membuat tenaga kimia yang berkesan yang dihasilkan oleh fotosintesis. Tenaga ini disimpan dalam bentuk molekul karbohidrat kompleks (gula) dalam hal tumbuhan. Selebihnya organisma memperolehnya dari makanan

Boleh melayani anda: hakisan air: faktor, jenis, akibat, penyelesaian

Proses di mana makhluk hidup membentangkan sebatian kimia untuk melepaskan tenaga yang diperlukan, dipanggil bernafas. Proses ini dijalankan dalam sel dan mempunyai dua fasa; aerobik dan anaerob lain.

Pernafasan aerobik dijalankan dalam mitokondria dalam tumbuh -tumbuhan dan haiwan. Dalam bakteria ia dilakukan dalam sitoplasma, kerana mereka kekurangan mitokondria.

Unsur asas untuk bernafas adalah oksigen sebagai ejen pengoksidaan. Dalam oksigen pernafasan dimakan (atau₂) Dan dikembangkan bersama₂ dan air (h₂O), menghasilkan tenaga berguna.

Co₂ dan air (wap air) dibebaskan melalui stomata dalam tumbuhan. Di haiwan co₂ Ia dikeluarkan oleh lubang hidung dan/atau mulut, dan air oleh peluh. Di alga dan bakteria co₂ dikeluarkan oleh penyebaran membran.

Photorerspiration

Di tumbuh -tumbuhan di hadapan cahaya proses dibangunkan yang menggunakan oksigen dan tenaga yang disebut photorerspiration. Photorerspiration meningkat dengan peningkatan suhu, disebabkan peningkatan co -concentration₂ Mengenai kepekatan o₂.

Photorerspiration menetapkan keseimbangan tenaga negatif untuk loji. Makan atau₂ dan tenaga kimia (dihasilkan oleh fotosintesis) dan melepaskan Co₂. Itulah sebabnya mereka telah membangunkan mekanisme evolusi untuk mengatasinya (C4 dan boleh metabolisme).

Kepentingan

Pada masa ini sebahagian besar kehidupan adalah aerobik. Tanpa peredaran o₂ Dalam sistem planet, kehidupan seperti yang kita ketahui hari ini tidak mungkin.

Di samping itu, oksigen merupakan sebahagian besar jisim udara tanah. Oleh itu, ia menyumbang kepada fenomena atmosfera yang dikaitkan dengannya dan akibatnya: kesan erosif, peraturan iklim, antara lain.

Secara langsung, menghasilkan proses pengoksidaan di tanah, gas gunung berapi dan struktur buatan logam.

Oksigen adalah elemen dengan kapasiti oksidatif yang tinggi. Walaupun molekul oksigen sangat stabil kerana mereka membentuk ikatan berganda, mempunyai oksigen dengan elektronegativiti yang tinggi (keupayaan untuk menarik elektron), mempunyai keupayaan reaktif yang tinggi. Oleh kerana elektronegativiti yang tinggi ini, oksigen campur tangan dalam banyak tindak balas pengoksidaan.

Perubahan

Sebilangan besar proses pembakaran yang berlaku dalam alam memerlukan penyertaan oksigen. Juga pada yang dihasilkan oleh manusia. Proses ini memenuhi kedua -dua fungsi positif dan negatif dalam istilah antropik.

Pembakaran Bahan Api Fossil (arang batu, minyak, gas) menyumbang kepada pembangunan ekonomi, tetapi pada masa yang sama ia merupakan masalah yang serius untuk sumbangannya kepada pemanasan global.

Kebakaran hutan yang besar mempengaruhi biodiversiti, walaupun dalam beberapa kes mereka adalah sebahagian daripada proses semula jadi dalam ekosistem tertentu.

Kesan rumah hijau

Lapisan ozon (atau₃) Di stratosfera, ia adalah perisai pelindung atmosfera terhadap lebihan radiasi ultraviolet. Sinaran yang sangat bertenaga ini meningkatkan pemanasan tanah.

Sebaliknya, ia sangat mutagenik dan berbahaya untuk tisu hidup. Pada manusia dan haiwan lain adalah karsinogenik.

Pelepasan pelbagai gas menyebabkan pemusnahan lapisan ozon dan oleh itu memudahkan kemasukan radiasi ultraviolet. Sebahagian daripada gas ini adalah klorofluorokarbon, hidroklorofluorokarbon, etil bromida, nitrogen oksida baja dan halon.

Rujukan

1. Bekker A, HD Holland, PL Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee dan NJ Beukes. (2004) Dating kebangkitan oksigen atmosfera. Alam 427: 117-120.
2. PUN WK, D SADAVA, GH ORIANS DAN HC HELLER (2003) Kehidupan. Sains Biologi. EDT ke -6. Sinauer Associates, Inc. dan wh freeman dan syarikat. 1044 p.