ciclul oxigenului se referă la mișcarea circulatorie a oxigenului pe Pământ. Este un ciclu biogeochimic gazos. Oxigenul este al doilea cel mai abundent element din atmosferă după azot și al doilea cel mai abundent în hidrosferă după hidrogen. În acest sens, ciclul oxigenului este conectat la ciclul apei..
Mișcarea circulatorie a oxigenului include producerea de oxigen sau oxigen molecular cu doi atomi (ODouă). Acest lucru se datorează hidrolizei în timpul fotosintezei efectuate de diferitele organisme fotosintetice..
ODouă Este utilizat de organismele vii în respirația celulară, generând producția de dioxid de carbon (CODouă), acesta din urmă fiind una dintre materiile prime pentru procesul de fotosinteză.
Pe de altă parte, în atmosfera superioară, are loc fotoliza (hidroliza activată de energia solară) a vaporilor de apă, cauzată de radiațiile ultraviolete de la soare. Apa se descompune eliberând hidrogen care se pierde în stratosferă și oxigenul este integrat în atmosferă.
Prin interacțiunea cu o moleculă de ODouă Cu un atom de oxigen, ozonul (O3). Ozonul alcătuiește așa-numitul strat de ozon.
Indice articol
Oxigenul este un element chimic nemetalic. Numărul său atomic este 8, adică are 8 protoni și 8 electroni în starea sa naturală. În condiții normale de temperatură și presiune, acesta este prezent sub formă de gaz dioxigen, incolor și inodor. Formula sa moleculară este ODouă.
ODouă include trei izotopi stabili: 16SAU, 17Sau și 18O. Forma predominantă în univers este 16O. Pe Pământ reprezintă 99,76% din oxigenul total. 18Sau reprezintă 0,2%. Forma 17Sau este foarte rar (~ 0,04%).
Oxigenul este al treilea cel mai abundent element din univers. Producerea izotopilor 16Sau a început în prima generație de arsură solară cu heliu care a avut loc după Big Bang.
Stabilirea ciclului de nucleosinteză carbon-azot-oxigen în generațiile ulterioare de stele a furnizat sursa predominantă de oxigen pe planete..
Temperaturile și presiunile ridicate produc apă (HDouăO) în Univers prin generarea reacției hidrogenului cu oxigenul. Apa face parte din structura nucleului Pământului.
Aflorile de magmă degajă apă sub formă de abur și aceasta intră în ciclul apei. Apa este descompusă prin fotoliză în oxigen și hidrogen prin fotosinteză și prin radiații ultraviolete în nivelurile superioare ale atmosferei..
Atmosfera primitivă înainte de evoluția fotosintezei de către cianobacterii era anaerobă. Pentru organismele vii adaptate acelei atmosfere, oxigenul era un gaz toxic. Chiar și astăzi, o atmosferă de oxigen pur provoacă daune ireparabile celulelor.
Fotosinteza își are originea în linia evolutivă a cianobacteriilor actuale. Aceasta a început să schimbe compoziția atmosferei Pământului în urmă cu aproximativ 2,3-2,7 miliarde de ani..
Proliferarea organismelor fotosintetizante a schimbat compoziția atmosferei. Viața a evoluat spre adaptarea la o atmosferă aerobă.
Forțele și energiile care acționează pentru a conduce ciclul oxigenului pot fi geotermale, atunci când magma expulzează vaporii de apă sau poate proveni din energia solară.
Acesta din urmă furnizează energia fundamentală pentru procesul de fotosinteză. Energia chimică sub formă de carbohidrați rezultată din fotosinteză conduce la rândul său toate procesele vii prin lanțul trofic. În același mod, Soarele produce încălzire planetară diferențială și provoacă curenți marini și atmosferici..
Datorită abundenței și reactivității sale ridicate, ciclul oxigenului se conectează cu alte cicluri, cum ar fi CODouă, azot (NDouă) și ciclul apei (HDouăSAU). Acest lucru îi conferă un caracter multiciclic.
Rezervoarele din ODouă și CODouă acestea sunt legate prin procese care implică crearea (fotosinteza) și distrugerea (respirația și arderea) materiei organice. Pe termen scurt, aceste reacții de reducere a oxidării sunt principala sursă de variabilitate a concentrației de O.Două în atmosferă.
Bacteriile denitrifiante obțin oxigen pentru respirația lor din nitrații din sol, eliberând azot.
Oxigenul este una dintre componentele principale ale silicaților. Prin urmare, constituie o fracțiune importantă din mantaua și crusta Pământului..
21% din atmosferă este compusă din oxigen sub formă de dioxigen (ODouă). Celelalte forme de prezență a oxigenului atmosferic sunt vaporii de apă (HDouăO), dioxid de carbon (CODouă) și ozon (O3).
71% din suprafața pământului este acoperită de apă. Mai mult de 96% din apa prezentă la suprafața pământului este concentrată în oceane. 89% din masa oceanelor este formată din oxigen. CODouă De asemenea, este dizolvat în apă și suferă un proces de schimb cu atmosfera..
Criosfera se referă la masa de apă înghețată care acoperă anumite zone ale Pământului. Aceste mase de gheață conțin aproximativ 1,74% din apa din scoarța terestră. Pe de altă parte, gheața conține cantități diferite de oxigen molecular prins.
Majoritatea moleculelor care alcătuiesc structura ființelor vii conțin oxigen. Pe de altă parte, o proporție mare de viețuitoare este apă. Prin urmare, biomasa terestră este, de asemenea, o rezervă de oxigen.
În termeni generali, ciclul pe care oxigenul îl urmează ca agent chimic cuprinde două zone mari care alcătuiesc caracterul său de ciclu biogeochimic. Aceste zone sunt reprezentate în patru etape.
Zona geoambientală cuprinde deplasările și reținerea în atmosferă, hidrosferă, criosferă și geosferă de oxigen. Aceasta include stadiul de mediu al rezervorului și al sursei și stadiul revenirii în mediu..
Două etape sunt, de asemenea, incluse în zona biologică. Acestea sunt asociate cu fotosinteza și respirația.
Principala sursă de oxigen atmosferic este fotosinteza. Dar există și alte surse din care oxigenul poate pătrunde în atmosferă..
Una dintre acestea este mantaua exterioară lichidă a miezului Pământului. Oxigenul ajunge în atmosferă sub formă de vapori de apă prin erupții vulcanice. Vaporii de apă se ridică în stratosferă, unde suferă fotoliză, ca urmare a radiației cu energie ridicată de la soare și se produce oxigen liber..
Pe de altă parte, respirația emite oxigen sub formă de CODouă. Procesele de ardere, în special procesele industriale, consumă, de asemenea, oxigen molecular și contribuie la CODouă la atmosferă.
În schimbul dintre atmosferă și hidrosferă, oxigenul dizolvat în masele de apă trece în atmosferă. La rândul său, CODouă Atmosferic este dizolvat în apă sub formă de acid carbonic. Oxigenul dizolvat din apă provine în principal din fotosinteza algelor și cianobacteriilor.
În nivelurile superioare ale atmosferei, radiațiile cu energie ridicată hidrolizează vaporii de apă. Radiația cu unde scurte activează moleculele ODouă. Acestea sunt împărțite în atomi liberi de oxigen (O).
Acești atomi de O liberi reacționează cu moleculele de ODouă și produce ozon (O3). Această reacție este reversibilă. Datorită efectului radiațiilor ultraviolete, O3 se descompune din nou în atomi de oxigen liberi.
Oxigenul ca component al aerului atmosferic face parte din diferite reacții de oxidare, devenind parte a diferiților compuși terestri. O chiuvetă importantă pentru oxigen este oxidarea gazelor din erupțiile vulcanice..
Cea mai mare concentrație de apă de pe Pământ este oceanele, unde există o concentrație uniformă de izotopi de oxigen. Acest lucru se datorează schimbului constant al acestui element cu scoarța terestră prin procese de circulație hidrotermală..
La limitele plăcilor tectonice și ale crestelor oceanice, se generează un proces constant de schimb de gaze.
Masele de gheață terestră, inclusiv masele polare de gheață, ghețarii și permafrostul, sunt o chiuvetă majoră pentru oxigen sub formă de apă solidă..
La fel, oxigenul participă la schimbul de gaze cu solul. Acolo constituie elementul vital pentru procesele respiratorii ale microorganismelor solului..
O chiuvetă importantă în sol o reprezintă procesele de oxidare a mineralelor și arderea combustibililor fosili..
Oxigenul care face parte din molecula de apă (HDouăO) urmărește ciclul apei în procesele de evaporare-transpirație și condensare-precipitare.
Fotosinteza are loc la cloroplaste. În timpul fazei luminoase a fotosintezei, este necesar un agent reducător, adică o sursă de electroni. Agentul menționat în acest caz este apa (HDouăSAU).
Luând hidrogen (H) din apă, oxigen (ODouă) ca produs rezidual. Apa pătrunde în plantă din sol prin rădăcini. În cazul algelor și cianobacteriilor, provine din mediul acvatic.
Tot oxigenul molecular (ODouă) produsă în timpul fotosintezei provine din apa utilizată în proces. CO este consumat în fotosintezăDouă, energia solară și apa (HDouăO), iar oxigenul este eliberat (ODouă).
ODouă generat în fotosinteză este expulzat în atmosferă prin stomate în cazul plantelor. Algele și cianobacteriile o returnează în mediu prin difuzie a membranei. În mod similar, procesele respiratorii returnează oxigenul în mediu sub formă de dioxid de carbon (CODouă).
Pentru a-și îndeplini funcțiile vitale, organismele vii trebuie să facă eficientă energia chimică generată de fotosinteză. Această energie este stocată sub formă de molecule complexe de carbohidrați (zaharuri) în cazul plantelor. Restul organismelor îl obțin din dietă
Procesul prin care ființele vii desfășoară compuși chimici pentru a elibera energia necesară se numește respirație. Acest proces are loc în celule și are două faze; unul aerob și unul anaerob.
Respirația aerobă are loc în mitocondrii la plante și animale. La bacterii se efectuează în citoplasmă, deoarece nu au mitocondrii.
Elementul fundamental pentru respirație este oxigenul ca agent oxidant. Respirația consumă oxigen (ODouă) și CO este eliberatDouă și apă (HDouăO), producând energie utilă.
CODouă iar apa (vaporii de apă) sunt eliberate prin stomate în plante. La animale CODouă este eliberat de nări și / sau gură, iar apa prin transpirație. În alge și bacterii CODouă este eliberat prin difuzie de membrană.
La plante, în prezența luminii, se dezvoltă un proces care consumă oxigen și energie numită fotorespirație. Fotorespirația crește odată cu creșterea temperaturii, datorită creșterii concentrației de CO.Două în ceea ce privește concentrația de ODouă.
Fotorespirația stabilește un echilibru energetic negativ pentru plantă. Consumă ODouă și energie chimică (produsă prin fotosinteză) și eliberează CODouă. Din acest motiv, au dezvoltat mecanisme evolutive pentru a-l contracara (metabolismele C4 și CAN)..
Astăzi marea majoritate a vieții este aerobă. Fără circulația lui ODouă în sistemul planetar, viața așa cum o cunoaștem astăzi ar fi imposibilă.
În plus, oxigenul constituie o proporție semnificativă din masele de aer ale pământului. Prin urmare, contribuie la fenomenele atmosferice legate de acesta și la consecințele sale: efecte erozive, reglarea climei, printre altele..
În mod direct, generează procese de oxidare în sol, a gazelor vulcanice și a structurilor metalice artificiale..
Oxigenul este un element cu o capacitate oxidativă ridicată. Deși moleculele de oxigen sunt foarte stabile, deoarece formează o legătură dublă, deoarece oxigenul are o electronegativitate ridicată (capacitatea de a atrage electroni), are o capacitate reactivă mare. Datorită acestei electronegativități ridicate, oxigenul intervine în multe reacții de oxidare.
Marea majoritate a proceselor de ardere care apar în natură necesită participarea oxigenului. La fel și în cele generate de ființa umană. Aceste procese îndeplinesc atât funcții pozitive, cât și negative în termeni antropici.
Arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz) contribuie la dezvoltarea economică, dar în același timp reprezintă o problemă serioasă datorită contribuției sale la încălzirea globală.
Incendiile forestiere mari afectează biodiversitatea, deși în unele cazuri fac parte din procesele naturale din anumite ecosisteme.
Stratul de ozon (O3) în stratosferă, este scutul protector al atmosferei împotriva intrării radiației ultraviolete în exces. Această radiație extrem de energică crește încălzirea globală.
Pe de altă parte, este extrem de mutagen și dăunător țesuturilor vii. La om și la alte animale este cancerigen.
Emisia de diferite gaze determină distrugerea stratului de ozon și, prin urmare, facilitează intrarea radiațiilor ultraviolete. Unele dintre aceste gaze sunt clorofluorocarburi, hidroclorofluorocarburi, bromură de etil, oxizi de azot din îngrășăminte și haloni..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.