Charakterystyka cyklu tlenu, zbiorniki i stadia

On Cykl tlenu Odnosi się do krążenia tlenu na ziemi. Jest to gazowy cykl biogeochemiczny. Tlen jest drugim najliczniejszym elementem w atmosferze po azotu, a drugi najliczniejszy w hydrosfery po wodorze. W tym sensie cykl tlenu jest podłączony do cyklu wody.

Ruch krążenia tlenu obejmuje wytwarzanie dwoksygenu lub tlenu cząsteczkowego dwóch atomów (lub₂). Dzieje się tak w przypadku hydrolizy podczas fotosyntezy wykonywanej przez różne organizmy fotosyntetyczne.

O₂ Jest stosowany przez żywe organizmy w oddychaniu komórkowym, generując produkcję dwutlenku węgla (CO₂), Ten ostatni jest jednym z surowców do procesu fotosyntezy.

Z drugiej strony, w górnej atmosferze, występuje fotoliza (hydroliza aktywowana energią słoneczną) pary wodnej spowodowaną promieniowaniem ultrafioletowym słońca. Woda rozkłada się uwalniając wodór utracony w stratosferze, a tlen jest zintegrowany z atmosferą.

Podczas interakcji cząsteczki O₂ Z atomem tlenu występuje ozon (lub₃). Ozon tworzy warstwę ozonową SO.

Charakterystyka

Tlen to nie -metalowy element chemiczny. Jego liczba atomowa wynosi 8, to znaczy ma 8 protonów i 8 elektronów w stanie naturalnym. W normalnych warunkach temperatury i ciśnienia występuje w postaci dwoksygenu, bezbarwnego i toaletowego gazu. Jego wzór molekularny to lub₂.

O₂ Zawiera trzy stabilne izotopy: ¹⁶ALBO, ¹⁷Albo i ¹⁸ALBO. Dominującym sposobem we wszechświecie jest ¹⁶ALBO. Na ziemi stanowi 99,76% całkowitego tlenu. On ¹⁸Lub reprezentuje 0,2%. Kształt ¹⁷O jest to bardzo rzadkie (~ 0,04%).

Pochodzenie

Tlen jest trzecim elementem pod względem obfitości we wszechświecie. Produkcja izotopowa ¹⁶Lub zaczął w pierwszej generacji spalania Helio Solar, które miało miejsce po Wielkim Wybuchu.

Ustanowienie cyklu rdzenia węglowego-azotowego-tlenowego w kolejnych pokoleniach gwiazd stanowiło dominujące źródło tlenu na planetach.

Wysokie temperatury i ciśnienia wytwarzają wodę (h₂O) we wszechświecie podczas generowania reakcji wodoru z tlenem. Woda jest częścią konformacji rdzenia Ziemi.

Odkłady magmy wydzielają wodę w formie pary, co wchodzi do cyklu wodnego. Woda rozkłada się przez fotoliza tlenu i wodoru przez fotosyntezę i promieniowanie ultrafioletowe na górnych poziomach atmosfery.

Prymitywna atmosfera

Prymitywna atmosfera przed ewolucją fotosyntezy przez sinicę była beztlenowa. Dla żywych organizmów przystosowanych do tej atmosfery tlen był toksycznym gazem. Nawet dzisiaj atmosfera czystego tlenu powoduje nieodwracalne uszkodzenie komórek.

W ewolucyjnej linii obecnych siniaków powstała fotosynteza. To zaczęło zmieniać skład atmosfery Ziemi około 2.300-2.700 milionów lat.

Rozprzestrzenianie się organizmów fotosyntetyzujących zmieniło skład atmosfery. Życie ewoluowało w kierunku adaptacji do atmosfery aerobowej.

Energie napędzające cykl

Siły i energie, które działają poprzez promowanie cyklu tlenu, mogą być geotermalne, gdy magma wydaleje pary wodne lub mogą pochodzić z energii słonecznej.

Ten ostatni zapewnia fundamentalną energię do procesu fotosyntezy. Energia chemiczna w postaci węglowodanów wynikających z fotosyntezy, z kolei napędza wszystkie procesy życia przez łańcuch pokarmowy. Podobnie Słońce wytwarza różnicowe ogrzewanie planetarne i powoduje prądy morskie i atmosferyczne.

Może ci służyć: 10 konsekwencji zanieczyszczenia powietrza

Związek z innymi cyklami biogeochemicznymi

Ze względu na jego obfitość i wysoką reaktywność cykl tlenu jest podłączony do innych cykli, takich jak CO₂, Azot (n₂) i cykl wody (h₂ALBO). To daje wielcykliczny charakter.

Zbiorniki o₂ i co₂  Są one powiązane procesami obejmującymi tworzenie (fotosynteza) i zniszczenie (oddychanie i spalanie) materii organicznej. W krótkim okresie te reakcje redukcyjne tlenku są największym źródłem zmienności stężenia lub₂ w atmosferze.

Bakterie denitryfikacyjne uzyskują tlen do oddychania z azotanów gleby, uwalniając azot.

Zbiorniki

Geosfera

Tlen jest jednym z głównych składników krzemianów. Dlatego stanowi ważną część płaszcza i skorupy ziemskiej.

• Rdzeń Ziemi: W zewnętrznym ciekłym płaszczu rdzenia Ziemi znajdują się, oprócz żelaza, inne pierwiastki, w tym tlen.
• Gleba: W przestrzeniach między cząsteczkami lub porami gleby rozprzestrzenia się powietrze. Ten tlen jest używany przez mikroflorę glebową.

Atmosfera

21% atmosfery składa się z tlenu w postaci dwoksygenu (lub₂). Inne formy atmosferycznej obecności tlenu to para wodna (h₂O), dwutlenek węgla (CO₂) i ozon (lub₃).

• Para wodna: Stężenie pary wodnej jest zmienne, w zależności od temperatury, ciśnienia atmosferycznego i prądy krążenia atmosferycznego (cykl wodny).
• Dwutlenek węgla: Co₂ reprezentuje około 0,03% objętości powietrza. Od początku rewolucji przemysłowej stężenie CO wzrosło₂ W atmosferze u 145%.
• Ozon: Jest to cząsteczka obecna w stratosferze w niskiej ilości (0.03 - 0.02 części na milion na tom).

Hydrosfera

71% powierzchni Ziemi jest pokryte wodą. W oceanach ponad 96% wody obecnej na powierzchni ziemi jest skoncentrowane. 89% masy oceanicznej to tlen. Co₂ Jest również rozpuszczony w wodzie i podlega procesie wymiany z atmosferą.

Kriosfera

Kriosfera odnosi się do mrożonej masy wody, która obejmuje pewne obszary ziemi. Te masy lodowe zawierają około 1,74% wody z kory lądowej. Z drugiej strony lód zawiera zmienne ilości tlenu molekularnego uwięzionego.

ALBOorganizmy żywe

Większość cząsteczek tworzących strukturę żywych istot zawiera tlen. Z drugiej strony duża część żywych istot jest woda. Dlatego biomasa lądowa jest również rezerwą tlenu.

Gradacja

Ogólnie rzecz biorąc, cykl następujący tlenu jako środka chemicznego obejmuje dwa duże obszary, które składają się na jego biogeochemiczny charakter cyklu. Obszary te są reprezentowane w czterech etapach.

Obszar geo -środowiskowy obejmuje przemieszczenia i powstrzymanie w atmosferze, hydrosferze, kriosferze i geosferze tlenu. Obejmuje to zbiornik środowiskowy i etap źródłowy oraz etap powrotu do środowiska.

W obszarze biologicznym uwzględniono również dwa etapy. Są one związane z fotosyntezy i oddychaniem.

-Zbiornik środowiskowy i etap źródłowy: atmosfera-hydrosfera-chódosfera-geosfera

Atmosfera

Głównym źródłem atmosferycznego tlenu jest fotosynteza. Ale istnieją inne źródła, z których tlen można włączyć do atmosfery.

Jednym z nich jest płynny zewnętrzny płaszcz rdzenia Ziemi. Tlen dociera do atmosfery w postaci pary wodnej poprzez erupcje wulkaniczne. Para wodna wznosi się do stratosfery, w której fotoliza cierpi w wyniku promieniowania o wysokiej energii słońca i występuje wolny tlen.

Może ci służyć: zasady zrównoważonego rozwoju środowiska

Z drugiej strony oddychanie emituje tlen w postaci CO₂.  Procesy spalania, zwłaszcza procesy przemysłowe, zużywają również tlen molekularny i zapewniają CO₂ do atmosfery.

W wymianie między atmosferą a hydrosferą rozpuszczony tlen w masach wodnych przechodzi do atmosfery. Ze swojej strony CO₂ Atmosfery rozpuszczane w wodzie jako kwas węglowy. Tlen rozpuszczony w wodzie pochodzi głównie z fotosyntezy glonów i cyjanobakterii.

Stratosfera

Na górnych poziomach atmosfery, promieniowanie o wysokiej energii hydrolizuje parę. Promieniowanie fali krótkiej aktywuje cząsteczki lub₂. Są one rozwijane w atomach pozbawionych tlenu (O).

Te wolne atomy lub reagują z cząsteczkami lub₂ i wytwarzaj ozon (lub₃). Ta reakcja jest odwracalna. Z powodu promieniowania ultrafioletowego O₃ Ponownie rozkłada się w atomach pozbawionych tlenu.

Tlen jako atmosferyczny składnik powietrza jest częścią różnych reakcji utleniania w celu zintegrowania różnych związków lądowych. Ważnym zlewem tlenu jest utlenianie gazów z erupcji wulkanicznych.

Hydrosfera

Największym stężeniem wody na Ziemi są oceany, gdzie występuje jednolite stężenie izotopów tlenu. Wynika to z ciągłej wymiany tego elementu z kory Ziemi poprzez procesy krążenia hydrotermalnego.

W granicach płyt tektonicznych i oceanicznych grzbietowych generuje się ciągły proces wymiany gazu.

Kriosfera

Masy lodu naziemnego, w tym masy lodu polarnego, lodowców i wiecznej zmarzliny, stanowią ważny zlew tlenowy w postaci wody stałej.

Geosfera

Również tlen uczestniczy w wymianie gazowej z ziemią. Stanowi istotny element procesów oddechowych mikroorganizmów gleby.

Ważnym zlewem na ziemi są procesy utleniania minerałów i spalania paliw kopalnych.

Tlen, który jest częścią cząsteczki wody (h₂O) Postępuj zgodnie z cyklem wodnym w procesach przenoszenia parowania i cenie kondensacji.

-Etap fotosyntetyczny

Fotosynteza jest wykonywana w chloroplastach. Podczas fazy świetlnej fotosyntezy wymagana jest czynnik redukujący, to znaczy źródło elektronów. Ten agent w tym przypadku to woda (h₂ALBO).

Podczas pobierania wody (H) z wody tlen jest uwalniany (lub₂) Jako produkt odpadowy. Woda wchodzi do rośliny przez korzenie. W przypadku glonów i cyjanobakterii pochodzi z środowiska wodnego.

Cały tlen molekularny (lub₂) wyprodukowane podczas fotosyntezy pochodzi z wody używanej w tym procesie. W fotosyntezy jest konsumowana₂, Energia słoneczna i woda (h₂O) i tlen jest uwalniany (lub₂).

-Atmosferyczny etap powrotu

O₂ Wygenerowane w fotosyntezy jest wydalane do atmosfery przez stomaty w przypadku roślin. Glony i cyjanobakterie zwracają je do środowiska z powodu dyfuzji błony. Podobnie procesy oddechowe zwracają tlen do środowiska w postaci dwutlenku węgla (CO₂).

-Stopień oddechowy

Aby wykonywać swoje istotne funkcje, żywe organizmy muszą uczynić skuteczną energią chemiczną wytwarzaną przez fotosyntezę. Energia ta jest przechowywana w postaci złożonych cząsteczek węglowodanów (cukrów) w przypadku roślin. Reszta organizmów otrzymuje to z żywności

Może ci służyć: erozja wody: czynniki, typy, konsekwencje, rozwiązania

Proces, w którym żywe istoty rozwijają związki chemiczne w celu uwolnienia wymaganej energii, nazywa się oddychaniem. Proces ten jest przeprowadzany w komórkach i ma dwie fazy; aerobowy i inny beztlenowy.

Oddychanie aerobowe odbywa się w mitochondriach u roślin i zwierząt. W bakteriach jest to wykonywane w cytoplazmie, ponieważ brakuje im mitochondriów.

Podstawowym elementem oddychania jest tlen jako środek utleniający. W oddychaniu tlen jest spożywany (lub₂) I CO -RELLATE₂ i woda (h₂O), wytwarzanie użytecznej energii.

Co₂ i woda (pary wodne) są uwalniane przez stomaty w roślinach. U zwierząt CO₂ Jest uwalniany przez nozdrza i/lub usta, a woda przez potwierdzenie. W glonach i bakteriach CO₂ jest uwalniane przez dyfuzję błony.

Fotorrykacja

W roślinach w obecności światła rozwija się proces, który zużywa tlen i energię zwane fotorerorem. Fotrerspiration wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, ze względu na wzrost koncentracji CO₂ Dotyczące koncentracji O₂.

Fotrersspiration ustanawia ujemny bilans energetyczny dla zakładu. Konsumować lub₂ i energia chemiczna (wytwarzana przez fotosyntezę) i uwalnia CO₂. Dlatego opracowali mechanizmy ewolucyjne w celu przeciwdziałania temu (C4 i metabolizm).

Znaczenie

Obecnie zdecydowana większość życia jest tlenowa. Bez krążenia O₂ W systemie planetarnym życie, jakie znamy dzisiaj, byłoby niemożliwe.

Ponadto tlen stanowi ważny odsetek mas powietrza lądowego. Dlatego przyczynia się do związanych z nim zjawisk atmosferycznych i jego konsekwencji: efektów erozyjnych, regulacji klimatu, między innymi.

Bezpośrednio, generuje procesy utleniania w glebie, gazach wulkanicznych i na metalicznych sztucznych strukturach.

Tlen jest pierwiastkiem o wysokiej zdolności oksydacyjnej. Chociaż cząsteczki tlenu są bardzo stabilne, ponieważ wytwarzają podwójne wiązanie, mając wysoką elektrooniczność (zdolność do przyciągania elektronów), ma wysoką pojemność reaktywną. Z powodu tej wysokiej elektroungatyczności tlen pośredniczy w wielu reakcjach utleniania.

Zmiany

Zdecydowana większość procesów spalania występujących w naturze wymaga uczestnictwa w tlenie. Także w tych generowanych przez człowieka. Procesy te spełniają zarówno funkcje pozytywne, jak i negatywne w kategoriach antropijnych.

Spalanie paliw kopalnych (węgiel, ropa, gaz) przyczynia się do rozwoju gospodarczego, ale jednocześnie stanowi poważny problem ze swoim wkładem w globalne ocieplenie.

Duże pożary lasów wpływają na różnorodność biologiczną, chociaż w niektórych przypadkach są one częścią naturalnych procesów w niektórych ekosystemach.

Efekt cieplarniany

Warstwa ozonowa (lub₃) W stratosferze jest to ochronna tarcza atmosfery przed nadmiarem promieniowania ultrafioletowego. To wysoce energetyczne promieniowanie zwiększa ogrzewanie ziemi.

Z drugiej strony jest bardzo mutagenny i szkodliwy dla żywych tkanek. U ludzi i innych zwierząt jest rakotwórczy.

Emisja różnych gazów powoduje zniszczenie warstwy ozonu, a zatem ułatwia wejście promieniowania ultrafioletowego. Niektóre z tych gazów to chlorofluorokarbony, hydrochlorofluorokarbony, bromek etylu, tlenki azotu nawozów i halony.

Bibliografia

1. Bekker A, HD Holland, Pl Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee i NJ Beukes. (2004) datowanie wzrostu tlenu atmosferycznego. Nature 427: 117-120.
2. Purves Wk, D Sadava, GH Orians i HC Heller (2003) Life. Nauka o biologii. 6th Edt. Sinauer Associates, Inc. i WH Freeman and Company. 1044 p.