Круговорот кислорода в природе схема и описание: Круговорот кислорода в природе: схема, интересные факты

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Ракообразные, черви, личинки, микроорганизмы, бактерии и прочие могильщики, потребляя кислород и используя энергию, перерабатывают неорганические химические элементы в органическую субстанцию, пригодную для питания живыми организмами и дальнейшего ее движения по пищевой цепи. Далее эти, уже органические вещества, едят консументы или потребители, к которым относятся не только животные, птицы, рыбы и тому подобное, но и растения. Последние являются продуцентами или производителями. Они, используя эти питательные вещества и энергию, вырабатывают кислород, который является основным элементом, пригодным для дыхания всего живого на планете. Консументы, продуценты и, даже редуценты погибают. Их останки, вместе с органическими веществами, находящимися в них, «падают» в распоряжение могильщиков.

И все повторяется вновь. Например, весь кислород, существующий в биосфере, делает свой оборот за 2000 лет, а углекислый газ за 300. Такой кругооборот принято называть биогеохимическим циклом.

Пищевая цепь, резервный и обменный фонд

Некоторые органические вещества в процессе своего «путешествия» вступают в реакции и взаимодействия с другими веществами. В результате образуются смеси, которые в том виде, в каком они есть, не могут быть переработаны редуцентами. Такие смеси остаются «храниться» в земле. Не все органические вещества, попадающие на «стол» могильщиков, не могут ими переработаться. Не все могут перегнить при помощи бактерий. Такие неперегнившие остатки попадают на хранение. Все, что остается на хранении или в резерве, выбывает из процесса и в круговорот веществ в биосфере не входят.

Таким образом, в биосфере круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов, можно разделить на две составляющие. Одна – резервный фонд – это часть вещества, которая не связана с деятельностью живых организмов и до времени в обороте не участвует. И вторая – это оборотный фонд. Он представляет собой лишь небольшую часть вещества, которая активно используется живыми организмами.

Атомы каких основных химических элементов столь необходимы для жизни на Земле? Это: кислород, углерод, азот, фосфор и некоторые другие. Из соединений, основным в кругообороте, можно назвать воду.

Кислород

Круговорот кислорода в биосфере следует начать с процесса фотосинтеза, в результате которого миллиарды лет назад он и появился. Он выделяется растениями из молекул воды под воздействием солнечной энергии. Кислород образуется также в верхних слоях атмосферы в ходе химических реакций в парах воды, где химические соединения разлагаются под воздействие электромагнитного излучения. Но это незначительный источник кислорода. Основным является фотосинтез. Кислород содержится и в воде. Хотя его там, в 21 раз меньше, чем в атмосфере.

Образовавшийся кислород используется живыми организмами для дыхания. Он также является окислителем для различных минеральных солей.

И человек является потребителем кислорода. Но с началом научно-технической революции, это потребление многократно возросло, так как кислород сжигается или связывается при работе многочисленных промышленных производств, транспорта, для удовлетворения бытовых и иных нужд в ходе жизнедеятельности людей. Существовавший до этого так называемый обменный фонд кислорода в атмосфере в размере 5% общего его объема, то есть вырабатывалось в процессе фотосинтеза столько кислорода, сколько его потреблялось. То теперь этого объема становиться катастрофически мало. Происходит потребление кислорода, так сказать, из неприкосновенного запаса. Оттуда, куда его уже некому добавить.

Незначительно смягчает эту проблему, что некоторая часть органических отходов не перерабатывается и не попадает под воздействие гнилостных бактерий, а остается в осадочных породах, образуя торф, уголь и тому подобные ископаемые.

Если результатом фотосинтеза является кислород, то его сырьем – углерод.

Азот

Круговорот азота в биосфере связан с образованием таких важнейших органических соединений, как: белки, нуклеиновые кислоты, липопротеиды, АТФ, хлорофилл и другие. Азот, в молекулярной форме, содержится в атмосфере. Вместе с живыми организмами — это всего около 2% всего, имеющего на Земле азота.

В таком виде он может употребляться только бактериями и сине-зелёными водорослями. Для остального растительного мира в молекулярной форме азот не может служить питанием, а может перерабатываться лишь в виде неорганических соединений. Некоторые виды таких соединений образуются во время гроз и с дождевыми осадками попадают в воду и почву.

Самыми активными «переработчиками» азота или азотофиксаторами являются клубеньковые бактерии. Они поселяются в клетках корней бобовых и преобразовывают молекулярный азот в его соединения, пригодные для растений. После их отмирания, азотом обогащается и почва.

Гнилостные бактерии расщепляют азотосодержащие органические соединения до аммиака. Часть его уходит в атмосферу, а другая иными видами бактерий окисляется до нитритов и нитратов. Те, в свою очередь, поступают в качестве питания для растений и нитрифицирующими бактериями восстанавливаются до оксидов и молекулярного азота. Которые вновь попадают в атмосферу.

Таким образом, видно, что основную роль в кругообороте азота, играют различные виды бактерий. И если уничтожить хотя бы 20 таких видов, то жизнь на планете прекратится.

И опять установленный кругооборот был разорван человеком. Он для целей увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, стал активно применять азотосодержащие удобрения.

Содержание азота в различных веществах сопоставляют с содержанием там углерода. Оборотные циклы этих двух элементов крепко связаны.

Углерод

Круговорот углерода в биосфере неразрывно связан с кругооборотом кислорода и азота.

В биосфере схема круговорота углерода базируется на жизнедеятельности зеленых растений и их способности к превращению углекислого газа в кислород, то есть фотосинтезе.

Углерод взаимодействует с другими элементами различными способами и входит в состав практически всех классов органических соединений. Например, он входит в состав углекислого газа, метана. Он растворен в воде, где его содержание значительно больше чем в атмосфере.

Хотя по распространённости углерод не входит в десятку, но в живых организмах он составляет от 18 до 45% сухой массы.

Мировой океан служит регулятором содержания углекислого газа. Как только его доля в воздухе повышается, вода выравнивает положения, поглощая углекислый газ. Еще одним потребителем углерода в океане являются морские организмы, которые используют его для строительства раковин.

Круговорот углерода в биосфере основывается на наличии в атмосфере и гидросфере углекислого газа, который является своеобразным обменным фондом. Пополняется он за счет дыхания живых организмов. Бактерии, грибы и другие микроорганизмы, принимающие участие в процессе разложения органических остатков в почве, также участвуют в пополнении углекислым газом атмосферы.Углерод «консервируется» в минерализованных неперегнивших органических остатках. В каменном и буром угле, торфе, горючих сланцах и тому подобных отложениях. Но основным резервным фондом углерода являются известняки и доломиты. Содержащийся в них углерод «надежно спрятан» в глубине планеты и высвобождается лишь при тектонических сдвигах и выбросах вулканических газов при извержениях.

Благодаря тому, что процесс дыхания с выделение углерода и процесс фотосинтеза с его поглощением проходит через живые организмы очень быстро, в кругообороте участвует лишь незначительная доля всего углерода планеты. Если бы этот процесс был невзаимным, то растения только суши использовали весь углерод всего в течение 4-5 лет.

В настоящее время, благодаря деятельности человека, растительный мир не имеет недостатка с углекислым газом. Он пополняется сразу и одновременно из двух источников. Путем сжигания кислорода при работе промышленности производств и транспорта, а также в связи с использованием для работы этих видов человеческой деятельности тех «консервов» — угля, торфа, сланцев и так далее. Отчего содержание углекислого газа в атмосфере возросло на 25%.

Фосфор

Круговорот фосфора в биосфере неразрывно связан с синтезом таких органических веществ, как: АТФ, ДНК, РНК и другие.

В почве и воде содержание фосфора очень мало. Основные его запасы в горных породах, образовавшихся в далеком прошлом. С выветриванием этих пород начинается кругооборот фосфора.

Растениями фосфор усваивается лишь в виде ионов ортофосфорной кислоты. В основном это продукт переработки могильщиками органических остатков. Но если почвы имеют повышенный щелочной или кислотный фактор, то фосфаты практически в них не растворяются.

Фосфор является прекрасным питательным веществом для различного вида бактерий. Особенно сине-зеленой водоросли, которая при увеличенном содержании фосфора бурно развивается.

Тем не менее большая часть фосфора уносится с речными и другими водами в океан. Там он активно поедается фитопланктоном, а с ним морским птицам и другим видам животных. Впоследствии фосфор попадает на океаническое дно и формирует осадочные породы. То есть возвращается в землю, лишь под слоем морской воды.

Как видно кругооборот фосфора специфичен. Его трудно и назвать кругооборотом, так как он не замкнут.

Сера

В биосфере круговорот серы необходим для образования аминокислот. Он создает трехмерную структуру белков. В нем участвуют бактерии и организмы, потребляющие кислород для синтеза энергии. Они окисляют серу до сульфатов, а одноклеточные доядерные живые организмы, восстанавливают сульфаты до сероводорода. Кроме них, целые группы серобактерий, окисляют сероводород до серы и далее до сульфатов. Растения могут потреблять из почвы лишь ион серы — SO^2-_4. Таким образом, одни микроорганизмы являются окислителями, а другие восстановителями.

Местами накопления серы и ее производных в биосфере является океан и атмосфера. В атмосферу сера поступает с выделением сероводорода из воды. Кроме того, сера попадает в атмосферу в виде диоксида при сжигании на производствах и в бытовых нуждах горючего ископаемого топлива. В первую очередь угля. Там она окисляется и, превращаясь в серную кислоту в дождевой воде, с ней же выпадает на землю. Кислотные дожди сами по себе наносят существенный вред всему растительному и животному миру, а кроме этого, с ливневыми и талыми водами, попадают в реки. Реки несут ионы сульфатов серы в океан.

Содержится сера также в горных породах в виде сульфидов, в газообразном виде — сероводород и сернистый газ. На дне морей имеются залежи самородной серы. Но это все «резерв».

Вода

В биосфере нет более распространенного вещества. Его запасы в основном в солено-горьком виде вод морей и океанов – это около 97%. Остальное пресные воды, ледники и подземные и грунтовые воды.

Круговорот воды в биосфере условно начинается с ее испарения с поверхности водоемов и листьев растений и составляет примерно 500 000 куб. км. Обратно она возвращается в виде осадков, которые попадают либо непосредственно обратно в водоемы, либо, пройдя через почву и подземные воды.

Роль воды в биосфере и истории ее эволюции такова, что вся жизнь с момента своего появления, была полностью зависима от воды. В биосфере вода многократно через живые организмы прошла циклы разложения и рождения.

Кругооборот воды имеет под собой в большей степени физический процесс. Однако, животный и, особенно, растительный мир принимает в этом немаловажное участие. Испарения воды с поверхностных участков листьев деревьев таков, что, например, гектар леса испаряет в сутки до 50 тонн воды.

Если испарение воды с поверхностей водоемов естественно для ее кругооборота, то для континентов с их лесными зонами, такой процесс – единственный и главный способ его сохранения. Здесь кругооборот идет как бы в замкнутом цикле. Осадки образуются из испарений с поверхностей почвы и растений.

В процессе фотосинтеза растения используют водород, содержащийся в молекуле воды, для создания нового органического соединения и выделения кислорода. И, наоборот, в процессе дыхания, живые организмы, происходит процесс окисления и вода образуется снова.

Описывая кругооборот различный видов химических веществ, мы сталкиваемся с более активным влиянием человека на эти процессы. В настоящее время природа, за счет многомиллиардной истории своего выживания, справляется с регулированием и восстановлением нарушенных балансов. Но первые симптомы «болезни» уже есть. И это «парниковый эффект». Когда две энергии: солнечная и отраженная Землей, не защищают живые организмы, а, наоборот, усиливают одна другую. В результате чего повышается температура окружающей среды. Какие последствия такого повышения могут быть, кроме ускоренного таяния ледников, испарения воды с поверхностей океана, суши и растений?

Видео — Круговорот веществ в биосфере

Кислород круговорот в природе — Справочник химика 21

    Процессы дыхания, горения и гниения связывают атмосферный кислород. Указанная выше реакция идет в обратном направлении с выделением теплоты. Сочетание процессов фотосинтеза и связывания кислорода составляет круговорот кислорода в природе. [c.110]

    Биологическое значение кислорода трудно переоценить. Только немногие низшие живые организмы (дрожжи, некоторые бактерии), называемые анаэробными, могут существовать при отсутствии кнсло-рода. Теплокровные животные погибают без кислорода в течение нескольких минут. Как животные, так и растения при дыхании поглощают атмосферный кислород, а выделяют оксид углерода (IV). Но у зеленых растений на свету происходит и обратный процесс — ассимиляция, при котором поглощается оксид углерода (IV), а выделяется кислород. В результате круговорота кислорода поддерживается постоянное содержание его в воздухе. Разумеется, круговорот кислорода в природе тесно связан с круговоротом углерода (см. схему)  [c.375]

    Роль кислорода в природе и его применение. Кислород играет исключительно важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из важнейших процессов — дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. Важное значение имеет и другой процесс, в котором участвует кислород,— тление и гниение погибших животных и растений при этом сложные органические вещества превращаются в более простые (в конечном итоге в СО2, Н2О и N2), а последние вновь вступают в общий круговорот.  [c.359]

    Круговорот кислорода в природе. Обобщая свои исследования над выдыхаемым живыми существами воздухом, Лавуазье уподобил жизнь медленному горению, и это уподобление в виде аллегории вошло даже в литературу. Применяя эту аллегорию, К- А. Тимирязев писал  [c.153]

    Рпс. 53. Круговорот кислорода в природе. [c.169]

    Какой круговорот претерпевает кислород в природе  [c.146]

    Круговорот кислорода. Кислород — важнейший компонент жизненных и энергетических процессов. Основной потребитель кислорода в природе — флора и фауна. Подсчитано, что весь кислород атмосферы проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за 10 лет. В настоящее время потребление кислорода на Земле приблизилось к уровню его воспроизводства в естественных биохимических циклах. [c.525]

    Как происходит круговорот кислорода в природе  [c.528]

    Ресурсы и круговорот кислорода в природе. Содержание кислорода в литосфере, гидросфере и атмосфере чрезвычайно велико (табл. 20.7). Основная масса кислорода сосредоточена в литосфере в виде силикатов, алюмосиликатов и оксидов, но литосфера практически не участвует в быстром круговороте кислорода, который захватывает биосферу, атмосферу и гидросферу. [c.470]

    О2 в атмосфере со временем истощились бы, если бы не происходила его регенерация. Регенерация совершается в процессе ассимиляции в растениях, о которой упоминалось выше. Большая часть О2, израсходованная при дыхании и гниении, превращается в СО2, которая при ассимиляции полностью восстанавливает первоначальное количество Ог- Отсюда можно заключить, что происходит круговорот кислорода в природе, тесно связанный с круговоротом углерода (см. стр. 488). [c.321]

    Таким образом, в результате круговорота кислорода в природе поддерживается его постоянное содержание в атмосфере. Естественно, что круговорот кислорода в природе тесно связан с круговоротом углерода (рис. 8.8). [c.354]

    Такое охватывающее долгие миллионы лет описание газовой оболочки Земли, которую уже можно называть атмосферой, т. е. пригодной для дыхания, представляет собой не только базу для лучшего понимания круговорота кислорода в окружающей нас природе, но имеет и большое практическое значение. В наш век быстрого загрязнения земной поверхности промышленными отходами все возрастающего потребления кислорода на процессы горения ИТ. п. необходим план расходования природных ресурсов. Между тем ясно, что составление разумного плана очень затруднительно из-за сложного переплетения и взаимного влияния различных факторов. Разобраться в них и оценить количественно их значение очень трудно без тонкого понимания истории кислорода на земной поверхности. В частности, сейчас нельзя обойтись без учета новой, утвердившейся уже в науке теории движений, происходящих в земной коре. 1965 год можно считать границей, после которой плавание континентов на поверхности магмы можно считать доказанным и в значительной степени уже математически рассчитанным при помощи электронных компьютеров.  [c.378]

    Круговорот серы в природе. В далекую геологическую эпоху образования земной коры, в условиях высокой температуры и недостатка кислорода сера встречалась лишь в виде сульфидов. С появлением на нашей планете жидкой воды сульфиды, выделяя сероводород, постепенно превращались в карбонаты  [c.299]

    Круговорот углерода в природе включает постоянный переход его органических соединений в неорганические и наоборот. Образование органических веществ из оксида углерода (IV) и воды — фотосинтез — осуществляется в зеленых растениях под воздействием солнечного света. В результате фотосинтеза в атмосферу выделяется кислород  [c.718]

    Вода осуществляет постоянный круговорот в природе. Кроме того, существует производственно-бытовой оборот воды. Соли и газы попадают в воду на всех этапах этого оборота. Из атмосферы в воде растворяются кислород, азот, диоксид углерода, а в связи с тем, что атмосфера все более насыщается такими промышленными выбросами, как оксиды азота, серы, фосфора, то в воду попадают и они, образуя минеральные кислоты. Проникая в землю, вода насыщается растворимыми солями натрия, калия, кальция, магния и др. Из горных пород в воду попадают силикаты. [c.12]

    Зеленые растения поглощают из воздуха диоксид углерода и вьщеляют кислород (ассимиляция диоксида углерода растениями). Прямо или косвенно все вещества, содержащиеся в растениях, образуются из ассимилированного диоксида углерода. Органические вещества, синтезированные в растениях в результате эндотермических реакций, содержат большую часть поглощенной солнечной энергии. Эти вещества используются частично растениями и животными, благодаря чему углерод, ассимилированный растениями, возвращается в виде СО2. В этих биологических процессах освобождается вся энергия, поглощенная при первоначальной ассимиляции диоксида углерода. Следовательно, в природе происходят, с одной стороны, биологический круговорот углерода, начиная с неорганической [c.14]

    Оксид углерода (II) — химически довольно инертный газ в тропосфере он очень медленно окисляется кислородом и озоном воздуха. Оценки продолжительности пребывания СО в атмосфере весьма разноречивы — от одного месяца до пяти лет, и поэтому трудно составить четкие представления о круговороте СО в природе. [c.86]

    Почти всегда в соединения углерода входит водород. Связь атомов углерода между собой, так же как и с атомами водорода, кислорода, азота, серы, фосфора и прочих элементов, входящих в состав органических соединений, может разрушаться под действием природных факторов. Поэтому непрерывно совершается процесс круговорота углерода в природе из атмосферы— в растения, из растений — в живые организмы, из живого — в мертвое. [c.204]

    Вариации изотопных отношений кислорода происходят в биосфере преимущественно в» природных водах и связаны с общим круговоротом воды. Изотопный состав кислорода в природных водах изменяется одновременно с изотопным составом водорода, поскольку молекулы воды ООН и ООО, с одной стороны, и Нг О и Нг 0, с другой, обладают одинаковыми физическими свойствами. В природе наблюдается корреляция между изменением изотопного состава водорода и кислорода. Эта корреляция, по Г. Крейгу, определяется отношением 60 = 86 0+10. Графически она может быть выражена прямой Крейга, которая показана на рис. 48. [c.393]

    После гибели дерева древесинное вещество разлагается микроорганизмами и возвращается в круговорот веществ в природе. Иногда древесина естественно стареет не разрушаясь, несмотря на отсутствие каких-либо защитных химических средств. Так, в жарком климате Египта деревянные скульптуры сохраняются в течение 4000—5000 лет, а деревянные дротики и стрелы в илистых почвах без доступа кислорода сохраняются свыше 100 ООО лет. В некоторых природных условиях в результате очень медленного (практически почти бесконечно медленного) процесса старения образовывалась так называемая ископаемая древесина. [c.322]

    Как и большинство жизненно важных элементов, иод в природе совершает круговорот. Поскольку многие соединения иода хорошо растворяются в воде, иод выщелачивается из магматических пород, выносится в моря и океаны. Морская вода, испаряясь, подымает в воздух массы элементного иода. Именно элементного соединения элемента № 53 в присутствии углекислого газа легко окисляются кислородом до 1г. [c.75]

    Основные научные работы посвящены изучению круговорота ве—ществ в природе и обмена веществ у животных и растений. Создатель вегетационного метода в физиологии растений и агрохимии. Установил, что все растения, кроме бобовых, извлекают азот из почвы, а бобовые, в частности клевер и люцерна, обогащают почву азотом. Высказал предположение, что этот азот они получают только из воздуха. Объяснил действие навоза и других удобрений тем, что с ними в почву вносится азот. Изучал динамику азота в почве (особенно в виде нитратов). Доказал, что источником углерода для зеленого растения является углекислый газ воздуха. Установил (1864) соотнощение объемов превращающегося углекислого газа и выделяемого кислорода (1 1). [c.87]

    Углерод, водород и кислород совершают, таким образом, круговорот в природе из энергетически бедных углеродных соединений в живых организмах под воздействием солнечной энергии образуются энергетически более богатые органические соединения, при этом освобождается кислород затем в ходе длинного ряда сложных превращений при поглощении кислорода вновь образуется углекислый газ и вода и т. д. [c.37]

    Во время грозы молекулярный азот воздуха соединяется с кислородом и вместе с влагой попадает в почву. В свою очередь, в почве протекают процессы биологической фиксации азота. Фиксированный азот усваивается растениями и, переходя в организм человека и животного, совершает круговорот, который уже миллиарды лет осуществляется в природе. [c.67]

    Круговорот углерода в природе. В истории земного углерода можно различить несколько этапов. До появления водной оболочки земли углерод главным образом входил в состав земной атмосферы в виде углекислого газа. Об этом свидетельствует анализ газовых включений в силикатных минералах кислород в них отсутствует, а содержание углекислого газа достигает 96%. С охлаждением земной коры и появлением жидкой воды, насыщенной углекислым газом, начинается процесс выветривания магматических горных пород, сводящийся в основном к вытеснению кремниевой кислоты из силикатов угольной кислотой, как кислотой более сильной. Нерастворимые продукты разрушения горных пород в виде рых- [c.566]

    Среди микроорганизмов, играющих важную роль в круговороте веществ в природе, за последние годы исключительный интерес привлекли бактерии, окисляющие водород. Интерес этот возник, когда оказалось, что автотрофные организмы, окисляющие водород за счет полученной энергии ассимилирующие углекислоту, могут быть применены для регенерации воздуха в кабинах космических кораблей, и что они имеют ряд преимуществ по сравнению с водорослями. Кроме того, было установлено, что водородные бактерии, размножаясь в среде, где имеется кислород, водород, углекислота и источник минерального азота, способны в заметных количествах синтезировать белок и липиды. Представляет общебиологический интерес роль этих организмов в обмене молекулярного водорода в природе. Ежегодно в почве и водоемах разлагаются миллиарды тонн растительных остатков и анаэробное разложение дает огромное количество его. При разнообразных видах брожений, вызываемых бактериями (сбраживания белков, углеводов, органических кислот, спиртов) выделяется газ, содержащий водород. Молекулярный водород образуют только бактерии. [c.124]

    Земная поверхность равняется (около) 510 милл. кв. км (километр = 1000 м — 1406 арш., т.-е. немного менее версты), а масса воздуха (при давлении 760 мм) над каждым кв. километром поверхности около 101/э млрд. кг или около lOVs милл. т (1 m = 1000 кг или около 61 пуда), поэтому весь вес атмосферы около 5100 миллионо-миллионов (= 51.101 ) т. Следовательно, свобсдногго кислорода в земной атмосфере около 13.10 т. Неисчислимый ряд процессов, поглощающих часть этого кислорода, вознаграждается растительными процессами. Считая, что ежегодно на 100 милл. кв. км земной суши (а в воде идет тот же процесс) происходит (на гектаре или /loo ке- км по 10 m корней, листьев, стволов и пр.) 100 ООО милл. m растительных веществ, содержащих около 40 70 углерода, происходящего из углекислоты, получим, что растения суши дают в год около 12000 милл. т кислорода, что составляет лишь ничтожную долю (менее 0,1 /д) всей массы кис орода воздуха, поглощенного при окислении тех же 100000 милл. т растительных веществ. Это один из круговоротов природы. [c.437]

    Громадное значение в жизни природы имеют медленно протекающие процессы окисления. Один из важнейших жизненных процессов — д ы X а н и е— доставляет живым организмам необходимую им для жизни энергию. Этот процесс совершается при участии кислорода. Кислород окисляет углеродистые вещества живых организмов, при этом образуется углекислый газ СО2, удаляемый при выдыхании, и выделяется необходимая организмам энергия. Ржавление металлов есть в основном также окислительный процесс. Ржавление имеет отрицательное значение в технике и быту, поэтому принимаются различные меры к устранению или уменьшению этого процесса. Гниение и тление остатков животных и растений также происходит при участии кислорода. При этом сложные органические вещества животных и растений превращаются в конечном счете в углекислый газ, воду и азот, которые вновь вступают в общий круговорот материи. В уничтожении органических отбросов заключается громадная санитарная роль кислорода. Без такого уничтожения вся земля была бы завалена остатками организмов, и жизнь стала бы невозможна. Количество свободного кислорода в природе остается болбе или менее постоянным. Убыль кислорода, вследствие различных окислительных процессов, компенсируется благодаря жизнедеятельности растений, которые в процессе своего питания разлагают углекислый газ воздуха и выделяют свободный кислород. Практическое применение кислорода весьма разнообразно. Кислородом пользуются для получения высоких температур, необходимых для плавления различных металлов и минералов. Температуры эти достигаются сжиганием различных газов (например, водорода, ацетилена) в токе чистого кислорода в специальных горелках. Кислородом пользуются летчики, водолазы, работники пожарных и других спасательных команд — для искусственного дыхания через специальные приборы. Кислород применяется и в медицине при различного рода отравлениях, нри больших крово-потерях, при некоторых легочных заболеваниях. [c.77]

    В круговороте веществ в биосфере постоянно участвуют в основном одни и те же элементы водород, углерод, азот, кислород, сера. Из неживой природы они переходят в состав растений, из растений — в животных и человека. Атомы этих элементов переходят из организма в организм и удерживаются в круге жизни сотни миллионов лет, что подтверждается данными изотопного анализа. Указанные пять элементов называют биофильными элементами (жизнелюбивыми), при этом не все их изотопы, а только легкие. Так, из трех изотопов водорода Н, Н, биофильным является только Н. Из трех природных изотопов кислорода 0, О, 0 биофилен только 0, а из изотопов углерода — только 12С. [c.600]

    Количество выдыхаемого человеком углекислого газа распределяется в сутки неравномерно во время ночи принимается более кислорода, чем днем (ночью в 12 часов около 450 г , а выделяется углекислого газа днем более, чем во время ночи и покоя, а именно из 900 г суточного выделения ночью выделяется всего около S7S, а днем — около 525. Это зависит, конечно, от выделения СО при всякой работе, совершаемой человеком днем. Каждое возродившееся движение есть результат какого-либо изменения вещества, потому что сила сама собою происходить не может (по закону сохранения энергии). Пропорционально количеству сгоревшего углерода развивается в организме ряд сил, потребных для разнообразных движений, производимых животными. Доказательством этому служит то, что во время работы человек выдыхает в течение 12 часов, вместо 525 г, 900 г СО , поглощая при этом такое же количество кислорода, как и прежде, человек тогда — горит. В рабочие сутки ночью человек выдыхает почти то же самое количество углекислого газа, как и в сутки покоя, но поглощает зато сравнительно большее количество кислорода ночью, так что в результате рабочих суток человек выделяет около 1 300 г углекислого rasa и поглощает около 950 г кислорода. Следовательно, от работы обмен материи увеличивается. Углерод, расходуемый на работу, поступает из пищи поэтому пища животного должна содержать непременно углеродистые вещества, способные растворяться от действия желудочных соков и переходить в кровь, или, как говорится, способные перевариваться. Такою пищею служат человеку и всем другим животным или вещества растительные, или части других животных. Эти последние, во всяком случае, берут углеродистые вещества из растений в растениях же они образуются вследствие отложения углерода из углекислоты, происходящего днем, во время дыхания растения. Объем выдыхаемого растениями кислорода почти равен объему поглощаемого углекислого газа значит, весь почти кислород, входящий в растение в виде углекислого газа, выделяется растением в свободном состоянии от углекислого газа остается, значит, в растении углерод. В то же время растение поглощает и своими листьями, и своими корнями влажность. Неизвестным нам процессом эта поглощенная вода и этот оставшийся от угольной кислоты углерод входят в состав растения в виде так называемых гидратов углерода, составляющих главную массу растительных тканей представителями их служат крахмал и клетчатка состава H Ю . Их состав можно себе представить как соединение углерода, оставшегося от угольной кислоты, с водою 6С-)-5№0. Таким образом совершается в природе, уже посредством одних организмов растительных и животных, круговорот углерода, в котором главным членом служит углекислый газ воздуха. Однако во всем этом круговороте значительную долю участия принимает и вода, особенно в океанах, потому что содержит СО-, и ее во всей воде [c.567]

---

Круговорот кислорода в природе. Воздух.

Слайд 6

Круговорот кислорода в природе, таблица: изучение, обсуждение, выводы;

краткая

запись в тетрадь

Слайд 7

Рис. 20 стр. 66 учебника

Предполо-жения учащихся, высказывают своё мнение:

Слайд 8

Знаете ли вы, что…

Слайд 9

Применение кислорода

сообщения учащихся

-Ребята, а для чего нам нужен кислород? (для дыхания).

-Кто выделяет кислород, которым мы дышим? (растения).

-Где еще в природе встречается кислород?(работа по слайду)

Следовательно, кислород играет важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из жизненных важнейших процессов — дыхание.

Кислород обладает и разрушающим действием: с его участием происходит окисление металлов с образованием ржавчины, гниение растительных и животных остатков, горение металла. Некоторые процессы проходят медленно, другие очень быстро.

В природе круговорот кислорода происходит постоянно, поэтому его запасы все время восстанавливаются.

В природе существует лишь одна реакция, в результате которой выделяется молекулярный кислород из его соединений — это фотосинтез.

Как вы уже знаете из курса биологии, что листья растений на свету с помощью хлорофилла осуществляют процесс питания. При этом из Н₂О и СО₂ синтезируется глюкоза и образуется кислород.

Процесс фотосинтеза:

6СО₂  + 6Н₂О свет С₆Н₁₂О₆  + 6О₂

углекислый вода  хлорофилл  глюкоза кислород

газ

Такой процесс происходит и в морских водорослях. Растительный мир ежегодно возвращает в атмосферу около 400 миллиардов тонн кислорода. Выделенный в атмосферу кислород, в свою очередь, окисляет элементы на поверхности Земли. Следовательно, эти соединения образуют зоны земной коры.

Т.О. в атмосфере и гидросфере осуществляется круговорот кислорода. В итоге сохраняется содержание кислорода в атмосфере Земли.

Изучите схему «Состав воздуха» в учебнике и на слайде, дополните слайд №7 недостающей информацией.

Как вы знаете, кислород как химический элемент входит в состав многих природных соединений.

Основная масса кислорода содержится в земной коре, где он связан с Si и А1 и другими элементами.

В воздухе содержится 78% азота, 21% кислорода, 1% инертных газов, 0,03% углекислого газа (по объему).

Ребята изучают информацию из области «В мире интересного», высказывают своё мнение о наиболее понравившихся фактах, обсуждают полученную информацию.

-Ежегодно в результате фотосинтеза

в атмосферу Земли поступает 3000 млрд. тонн кислорода.

-Основные поставщики кислорода – тропические леса и фитопланктон океана.

-Человек в сутки вдыхает примерно 750 литров кислорода.

-Полное прохождение атмосферного кислорода

через систему биологического круговорота составляет 2000 лет!

Итак, мы продолжаем и сейчас самостоятельная работа с учебником. На стр. 63-64 выписать в тетрадь применение кислорода в виде схемы.

Выступление команд, дополнение и оценка ответов другой команды, демонстрация заполненных схем.

6.2. Круговорот углерода в природе

6.2. Круговорот углерода в природе

Основная масса углерода (порядка 20·10 15 т) сосредоточена в верхнем (осадочном) слое земной коры, в его неорганических отложениях (главным образом в карбонатах и органических горючих ископаемых, важнейшие из которых нефтеносные сланцы, уголь и нефть), накопившихся за сотни миллионов лет.

За сравнительно короткие в геологическом понимании промежутки времени – сотни и тысячи лет – вынос этих пород на поверхность так невелик, что им можно пренебречь. В жизненные процессы в биосфере – на суше и в океане – вовлечено всего несколько десятых процента общего огромного запаса углерода. Круговорот углерода в биосфере состоит из двух разных циклов, наземного и морского, связанных через границу между океаном и атмосферой. Быстро вращающиеся «шестеренки» круговорота углерода в трех стихиях – на суше, в атмосфере и океане – соединены с медленными по геологическим меркам времени, крупномасштабными процессами общей циркуляции углерода как бы через редуктор с большим передаточным числом.

Биосфера представляет собой сложную смесь соединений углерода, которые непрерывно возникают, изменяются и разлагаются. Существование этой динамичной системы поддерживается благодаря способности океанского фитопланктона и наземных растений улавливать энергию солнечного света и использовать ее для превращения двуокиси углерода и воды в самые разнообразные органические молекулы. Независимо от того, происходит это на суше или в море, сущность данного процесса может быть выражена уравнением СО 2 + Н 2 О + Свет → СН 2 О + О 2 + Энергия. Формальдегид СН 2 О здесь является примером простейшего органического соединения.

В действительности в результате фотосинтеза могут образовываться и более сложные молекулы.

Биосфера развивалась не в статичном неорганическом мире. Живой мир радикально изменил первичную безжизненную Землю, постепенно меняя состав атмосферы, моря и верхних слоев земной коры на суше и под океаном. Круговорот углерода в биосфере (рис. 6.3) отражает общее глобальное взаимодействие живых организмов в их физической и химической среде.

Круговорот начинается с фиксации атмосферной двуокиси углерода в процессе фотосинтеза (в растениях и некоторых микроорганизмах). Часть образовавшихся углеводов используется самим растением для получения энергии. При этом двуокись углерода (продукт реакции) уходит через листья или корни растения. Часть фиксированного растениями углерода потребляется животными, которые получают его с пищей и выделяют его при дыхании в виде углекислого газа. Мертвые растения и животные разлагаются микроорганизмами почвы, углерод их тканей окисляется до двуокиси и возвращается в атмосферу. Подобный же круговорот углерода существует и в океане. Еще не установлено, какой из круговоротов – океанический или наземный – охватывает более значительные количества углерода.

Суммарная масса живого органического вещества, поддерживаемая в результате фотосинтеза зеленых растений, известна только приблизительно. Не вызывает сомнений, что ее основная часть состоит из растений (масса животных составляет малую долю общего количества вещества живых организмов) и что в общей массе растений преобладают деревья. В связи с этим планетарная величина биомассы в значительной мере определяется распространением лесов на континентах.

Рис. 6.3. Круговорот углерода в биосфере. Ширина изображенных путей круговорота пропорциональна массе углерода, идущего по данному пути

Леса не только основные потребители двуокиси углерода на суше, но и главный резервуар биологически связанного углерода (400–500 млрд.т, не считая горючих ископаемых, которые выпали из круговорота, хотя часть накопленного в них углерода человек возвращает в воздух, сжигая их).

Можно полагать, что среднее время круговорота углерода в земных организмах равно 10–17 годам и близко к аналогичному показателю для атмосферы.

Общая величина биомассы для континентов приблизительно равна 3·10 1 8 г. Количество углерода в наземных растениях составляет 0,83·10 1 8 г, что соответствует массе сухого органического вещества около 2·10 1 8 г.

Значительное количество углерода содержится в продуктах разложения живых организмов на континентах – 1,1·10 1 8 г. Масса углерода в атмосфере сравнима с массой углерода в живых организмах и продуктах их разложения на континентах.

Но растения не только поглощают диоксид углерода. Их рост – это цепь химических процессов и превращений, требующих энергии. Растения получают ее в результате реакций, в которых атмосферный кислород (из воздуха или растворенный в воде) используется для высвобождения энергии, накопленной за счет фотосинтеза. Этот процесс, при котором высвобождается двуокись углерода, называется дыханием. Дыхание происходит непрерывно, но особенно оно заметно ночью, когда фотосинтез прекращается. Выделение диоксида углерода при дыхании происходит не только у растений, но и у любых живых существ, включая большинство бактерий.

На фотосинтез уходит диоксида углерода больше, чем его выделяется при дыхании, т.е. часть СО 2 фиксируется в растениях. За год на поверхности суши это составляет 20–30, а в океанах – 40 млрд. тонн углерода.

В быстро растущих влажных тропических лесах за год на 1 м 2 земли фиксируется от 1 до 2 кг углерода (в форме двуокиси), что приблизительно равно количеству двуокиси углерода в столбе воздуха с основанием 1 м 2, доходящем до границ атмосферы. А в арктической тундре и в почти бесплодных пустынях фиксируется около 1% этого количества СО 2.

Углерод, фиксирующийся в процессе фотосинтеза на суше, рано или поздно возвращается в атмосферу при разложении мертвого органического вещества, которое окисляется в почве в ходе многочисленных сложных процессов.

Пути круговорота углерода в море сильно отличаются от его путей на суше. В воде мертвые организмы, опускаясь вглубь, быстро разлагаются. Очень скоро то, что было живым, превращается в растворенное органическое вещество и остается в глубинах столетиями.

Круговорот, идущий в океане, в основном автономен. Двуокись углерода, растворенная в морской воде, усваивается фитопланктоном, а кислород уходит в раствор. Зоопланктон и рыбы потребляют углерод, фиксированный фитопланктоном, а кислород используют при дыхании. В результате разложения органических веществ в воду возвращается двуокись углерода, усвоенная фитопланктоном.

На создание органического вещества ежегодно расходуется около 300·10 1 5 г углекислого газа, т.е. более 10% количества СО 2, содержащегося в атмосфере. Почти вся эта масса возвращается в атмосферу и гидросферу в результате окисления организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Важно подчеркнуть, что цикл круговорота углерода в результате создания органического вещества полностью замкнут. Из общей массы органического углерода, ежегодно поглощаемого растениями, только очень небольшая часть переходит в литосферу и выходит из этого круговорота.

Две гигантские системы – атмосфера и океан – тесно связаны между собой обменом двуокиси углерода, осуществляемым через поверхность океана. Скорость этого обмена недавно вычислили по скорости, с которой радиоактивный изотоп углерод-14, образовавшийся в атмосфере при испытаниях ядерного оружия, исчез из воздуха. Нейтроны, испускаемые при взрыве, взаимодействуя с азотом-14 атмосферы, дают углерод-14. В этой реакции атом азота 1 4 N захватывает нейтрон и высвобождает протон, превращаясь в 1 4 C (цифра внизу указывает число протонов в ядре, цифра вверху – общее число протонов и нейтронов).

Последние крупные испытания ядерного оружия проводились в атмосфере в 1963 году. Из проб воздуха, взятых на разных высотах и в разных местах, видно, что за несколько лет атмосфера хорошо перемешалась. За это время количество углерода-14 сильно уменьшилось, что можно объяснить лишь обменом между атмосферной двуокисью углерода, обогащенной углеродом-14, и океанской двуокисью углерода, гораздо менее радиоактивной. Измерения показывают, что вся атмосферная двуокись углерода растворилась бы в море за 5–10 лет. Иначе говоря, за год около 100 млрд. т атмосферной двуокиси углерода растворяется в море и замещается примерно равным количеством двуокиси углерода из океана.

Некоторая часть органического углерода возвращается в атмосферу при окислении организмов и продуктов их жизнедеятельности в виде метана СН 4 и угарного газа СО. Метан образуется в основном в болотных районах, на затопленных рисовых полях и, может быть, в океанах. Поступивший в атмосферу метан довольно быстро окисляется и превращается в оксид углерода. К этому источнику окиси углерода добавляется относительно небольшое количество СО, непосредственно образующееся при разложении организмов и сжигании топлива. Оксид углерода в свою очередь окисляется и превращается в СО 2 в количестве около 2·10 1 5 г/год.

Ежегодное сжигание примерно 5 млрд. т горючих ископаемых должно увеличивать атмосферный запас двуокиси углерода на 0,7%, т. е. к 320 млн — 1 (современное содержание СО 2) ежегодно должно прибавляться почти 2 млн — 1. На деле же за год концентрация СО 2 в воздухе возрастает всего на 0,7 млн — 1 ; значит, две трети выделенной при сгорании двуокиси углерода быстро уходят из атмосферы или в океан, или в наземную флору.

СО 2 является одним из наиболее стабильных метеорологических элементов. Ее величина мало изменяется на различных высотах в тропосфере, на разных широтах и в годовом ходе. Тем не менее рост мощности источников и стоков углекислого газа в пространстве и времени приводит к некоторым изменениям его концентрации. Из-за более высокой растворимости углекислого газа в холодных водах высоких широт по сравнению с теплыми водами тропиков в высоких широтах его концентрация в атмосфере уменьшается на величину около 0,005%, причем растворенный в водах океанов избыток углекислоты пе

реносится глубинными течениями в низкие широты, после чего он возвращается в атмосферу. В результате этого между полюсами и экватором возникают два потока углекислого газа: в атмосфере – направленный от экватора к полюсу, в океане – направленный от полюса к экватору. Величина этих потоков для северного полушария составляет 2·10 1 6 г/год.

Примерно в середине прошлого века человек, сам того не сознавая, начал глобальный геохимический эксперимент. Началось сжигание больших количеств горючих ископаемых, при котором в атмосферу возвращается углерод, фиксированный растениями миллионы лет назад. В наше время ежегодно 5–6 млрд.т ископаемого углерода уходит в атмосферу. Если бы образующийся при сжигании углекислый газ равномерно распределялся в атмосфере и никуда из нее не уходил, это дало бы ежегодный прирост количества двуокиси углерода в воздухе на 2,3 млн — 1. За последние сто лет содержание двуокиси углерода в атмосфере возросло с 290 до 320 млн — 1, причем более 20% этого прироста приходится на последнее десятилетие.

Рис. 6.4. Массовые потоки углерода в наземном и морском круговороте. Все величины указаны в млрд. т

Общий прирост содержания углекислого газа в атмосфере составляет лишь немногим более одной трети двуокиси углерода, освобожденной при сгорании (суммарный вес около 200 млрд. т). Остальное, по-видимому, ушло в океан, но немалая доля пошла и на увеличение массы наземной флоры. Лабораторные опыты показали, что растения растут гораздо быстрее, если окружающий воздух обогащен двуокисью углерода. Значит, сжигая уголь, нефть и природный газ, человек удобряет поля и леса. Считается, что биомасса суши за последние сто лет могла вырасти на целых 15 млрд.т. Однако конкретных доказательств того, что такой прирост действительно произошел, очень мало.

Человек изменял условия на Земле не только тем, что сжигал горючие ископаемые. За последние столетия были расчищены и отведены под сельскохозяйственные культуры большие площади, ранее занятые лесом. В таких районах, конечно, изменился характер почвенного дыхания, и это отразилось бы на содержании СО 2 в атмосфере, если бы одновременно не усилилось сжигание горючих ископаемых. Во всяком случае динамическое равновесие между главными резервуарами

двуокиси углерода – биосферой, атмосферой, гидросферой и почвой – нарушено, и, можно сказать, система сейчас находится в переходном периоде. Поскольку даже самые быстрые процессы обмена СО 2 между резервуарами и выравнивание ее концентрации занимают десятки лет, новое равновесие установится еще не скоро. Постепенно в процесс вовлекаются и глубины океанов; окончательное распределение углерода зависит от скорости смены воды в них (порядка 1000 лет) и скорости взаимодействия с донными осадками.

Таким образом, главным регулятором круговорота углерода являются, несомненно, океаны, и количество двуокиси углерода в атмосфере в значительной мере определяется парциальным давлением СО 2, растворенной в море, которое установилось в доисторический период.

На рис. 6.4 сделана попытка изобразить все пути круговорота углерода в природе, особенно в биосфере.

Эта схема круговорота позволяет также судить о том, как глобальная углеродная система реагирует на вносимые изменения. Самые опасные нарушения в налаженном природой углеродном цикле – те, что делаются человеком. Непрерывно возрастающий выброс диоксида углерода от мирового сжигания топлива уже отражается на климате. Это означает, что мы пока не умеем управлять глобальным равновесием в природе. Использование топлива должно быть не стихийным, а контролируемым, с минимумом глобальных отрицательных последствий.

интересные факты. Откуда берется кислород

Амфипод из рода Фронима — один из обитателей океана

Биологи и океанологи опубликовали результаты самого масштабного и скрупулёзного исследования миниатюрной морской жизни за всю научную историю. Миссия длиною в 3,5 года проходила на судне Тара. За это время исследователи прошли 140 000 километров, и взяли 35 000 проб планктона в 210 различных местах Мирового океана. Одним из интересных результатов исследования была названа роль планктона в снабжении планеты кислородом. опубликована в журнале Science.

За время путешествия им пришлось провести 10 дней, закованными в арктический лёд, преодолеть шторма в Средиземном море и Магеллановом проливе, и пройти Аденский залив под защитой судов французского флота, охранявших их от пиратов. Основной целью исследования было изучение распространения различных видов организмов, их взаимодействия друг с другом и передачи генетической информации. Было найдено и записано порядка 40 миллионов генов планктона, неизвестных ранее.

Маршрут исследовательского судна

Изучая разнообразную мелкую флору и фауну (планктон включает в себя микроскопические растения и животных, икру рыб, бактерий, вирусы и другие микроорганизмы), учёные определили, что это – не только лишь начало пищевой цепочки для более крупных животных.

Tara

«Планктон — это больше, чем просто еда для китов,— говорит Крис Боулер, директор исследовательского отдела во французском государственном центре научных исследований. — Будучи крохотными, эти организмы — важнейшая часть системы поддержания жизни на Земле. Они лежат в основе пищевой цепочки, а кроме того, обеспечивают производство 50% кислорода при помощи фотосинтеза». Кроме этого, планктон поглощает углекислый газ и превращает его в органический углерод.

И чего только в сеть не попадает

По словам исследователей, в каждом глотке морской воды содержится около 200 миллионов вирусов, основной добычей которых являются 20 миллионов бактерий, которые можно найти там же. Ещё учёных очень заинтересовало то, что разнообразие планктона гораздо больше, чем предполагалось ранее, а разнообразие вирусов при этом оказалось меньше ожидаемого.

Разнообразные малютки

Установлено, что взаимодействие разных видов планктона регулируется температурой воды, и при встрече двух течений разной температуры колонии планктона не смешиваются между собой. Также удалось доказать ранее высказанную гипотезу о том, что вирусы появляются в ограниченном числе мест океана, а затем разносятся океанскими течениями.

Отлов планктона / Reuters

Понимание процессов, происходящих в мире планктона поможет, в частности, уточнять предсказательные модели изменения климата.

Заметное увеличение содержания свободного кислорода в атмосфере Земли 2,4 млрд лет назад, по-видимому, явилось результатом очень быстрого перехода от одного равновесного состояния к другому. Первый уровень соответствовал крайне низкой концентрации О 2 — примерно в 100 000 раз ниже той, что наблюдается сейчас. Второй равновесный уровень мог быть достигнут при более высокой концентрации, составляющей не менее чем 0,005 от современной. Содержание кислорода между двумя этими уровнями характеризуется крайней неустойчивостью. Наличие подобной «бистабильности» позволяет понять, почему в атмосфере Земли было так мало свободного кислорода в течение по крайней мере 300 млн лет после того, как его стали вырабатывать цианобактерии (синезеленые «водоросли»).

В настоящее время атмосфера Земли на 20% состоит из свободного кислорода, который есть не что иное как побочный продукт фотосинтеза цианобактерий, водорослей и высших растений. Очень много кислорода выделяется тропическими лесами, которые в популярных изданиях нередко называют легкими планеты. При этом, правда, умалчивается, что за год тропические леса потребляют практически столько же кислорода, сколько образуют. Расходуется он на дыхание организмов, разлагающих готовое органическое вещество, — в первую очередь бактерий и грибов. Для того, чтобы кислород начал накапливаться в атмосфере, хотя бы часть образованного в ходе фотосинтеза вещества должна быть выведена из круговорота — например, попасть в донные отложения и стать недоступной для бактерий, разлагающих его аэробно, то есть с потреблением кислорода.

Суммарную реакцию оксигенного (то есть «дающего кислород») фотосинтеза можно записать как:
CO 2 + H 2 O + hν → (CH 2 O) + O 2 ,
где hν — энергия солнечного света, а (CH 2 O) — обобщенная формула органического вещества. Дыхание же — это обратный процесс, который можно записать как:
(CH 2 O) + O 2 → CO 2 + H 2 O.
При этом будет высвобождаться необходимая для организмов энергия. Однако аэробное дыхание возможно только при концентрации O 2 не меньше чем 0,01 от современного уровня (так называемая точка Пастера). В анаэробных условиях органическое вещество разлагается путем брожения, а на завершающих стадиях этого процесса нередко образуется метан. Например, обобщенное уравнение метаногенеза через образование ацетата выглядит как:
2(СH 2 O) → CH 3 COOH → CH 4 + CO 2 .
Если комбинировать процесс фотосинтеза с последующим разложением органического вещества в анаэробных условиях, то суммарное уравнение будет иметь вид:
CO 2 + H 2 O + hν → 1/2 CH 4 + 1/2 CO 2 + O 2 .
Именно такой путь разложения органического вещества, видимо, был основным в древней биосфере.

Многие важные детали того, как установилось современное равновесие между поступлением кислорода в атмосферу и его изъятием, остаются невыясненными. Ведь заметное увеличение содержания кислорода, так называемое «Великое окисление атмосферы» (Great Oxidation), произошло только 2,4 млрд лет назад, хотя точно известно, что осуществляющие оксигенный фотосинтез цианобактерии были уже достаточно многочисленны и активны 2,7 млрд лет назад, а возникли они еще раньше — возможно, 3 млрд лет назад. Таким образом, в течение по крайней мере 300 миллионов лет деятельность цианобактерий не приводила к увеличению содержания кислорода в атмосфере .

Предположение о том, что в силу каких-то причин вдруг произошло радикальное увеличение чистой первичной продукции (то есть прироста органического вещества, образованного в ходе фотосинтеза цианобактерий), критики не выдержало. Дело в том, что при фотосинтезе преимущественно потребляется легкий изотоп углерода 12 С, а в окружающей среде возрастает относительное содержание более тяжелого изотопа 13 С. Соответственно, донные отложения, содержащие органическое вещество, должны быть обеднены изотопом 13 С, который скапливается в воде и идет на образование карбонатов. Однако соотношение 12 С и 13 С в карбонатах и в органическом веществе отложений остается неизменным несмотря на радикальные изменения в концентрации кислорода в атмосфере. Значит, всё дело не в источнике О 2 , а в его, как выражаются геохимики, «стоке» (изъятии из атмосферы), который вдруг существенным образом сократился, что и привело к существенному увеличению количества кислорода в атмосфере.

Обычно считается, что непосредственно до «Великого окисления атмосферы» весь образующийся тогда кислород расходовался на окисление восстановленных соединений железа (а потом серы), которых на поверхности Земли было довольно много. В частности, тогда образовались так называемые «полосчатые железные руды». Но недавно Колин Гольдблатт , аспирант Школы наук об окружающей среде при Университете Восточной Англии (Норвич, Великобритания), совместно с двумя коллегами из того же университета пришли к выводу о том, что содержание кислорода в земной атмосфере может быть в одном из двух равновесных состояний: его может быть или очень мало — примерно в 100 тысяч раз меньше, чем сейчас, или уже довольно много (хотя с позиции современного наблюдателя мало) — не менее, чем 0,005 от современного уровня.

В предлагаемой модели они учли поступление в атмосферу как кислорода, так и восстановленных соединений, в частности обратив внимание на соотношение свободного кислорода и метана. Они отметили, что если концентрация кислорода превышает 0,0002 от современного уровня, то часть метана уже может окисляться бактериями метанотрофами согласно реакции:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O.
Но остальной метан (а его довольно много, особенно при низкой концентрации кислорода) поступает в атмосферу.

Вся система находится в неравновесном состоянии с точки зрения термодинамики. Основной же механизм восстановления нарушенного равновесия — окисление метана в верхних слоях атмосферы гидроксильным радикалом (см. Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого , «Элементы», 06.10.2006). Гидроксильный радикал, как известно образуется в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения. Но если кислорода в атмосфере много (по меньшей мере 0,005 от современного уровня), то в верхних ее слоях образуется озоновый экран, хорошо защищающий Землю от жестких ультрафиолетовых лучей и вместе с тем мешающий физико-химическому окислению метана.

Авторы приходят к несколько парадоксальному выводу о том, что само по себе существование оксигенного фотосинтеза не является достаточным условием ни для того, чтобы сформировалась богатая кислородом атмосфера, ни для того, чтобы возник озоновый экран. Данное обстоятельство следует учитывать в тех случаях, когда мы пытаемся найти признаки существования жизни на других планетах основываясь на результатах обследования их атмосферы.

Версия для печати

ОТКУДА БЕРЕТСЯ КИСЛОРОД

Ежегодно десятки миллиардов тонн кислорода расходуются на дыхание людей и животных, на нужды промышленности, которые все растут.

А кислорода в воздухе пока практически не становится меньше.

Считают, что зеленые растения в результате фотосинтеза выделяют почти шесть тонн кислорода на каждую тонну кислорода, израсходованную на их дыхание. Причем 80% кислорода передают в атмосферу водоросли морей и океанов, так называемый фито-планктон, и лишь 20% — наземные растения. Поэтому-то океан часто и называют легкими Земли. В фитопланктоне, составной частью которого являются сине-зеленые водоросли, протекает реакция фотосинтеза:

6CO 2 + 6H 2 О = С 6 Н l2 О 6 + 6O 2 .

Из диоксида углерода СО 2 и воды образуется глюкоза C 6 H 12 O 6 , а «нежелательный» кислород O 2 выделяется в атмосферу. Энергия, необходимая для осуществления этого синтеза, передается фито-планктону солнечным светом.

Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения.- М.: Химия, 1994 г.- 400c.: ил.

Фотосинтез — сложный химический процесс, благодаря которому вырабатывается кислород. На производство кислорода способны только зеленые растения и некоторые виды бактерий.

Растения обладают уникальным свойством вырабатывать кислород. Из всего существующего на земле на это способны еще несколько видов бактерий. Данный процесс в науке называется фотосинтезом.

Что необходимо для фотосинтеза

Кислород вырабатывается только если есть все элементы, необходимые для фотосинтеза:
1. Растение, имеющее зеленые листья (имеющие хлорофиллы в листе).
2. Солнечная энергия.
3. Вода, содержащаяся в листовой пластине.
4. Углекислый газ.

Исследования фотосинтеза

Первым изучению растений посвятил свои исследования Ван Гельмонт. В ходе своей работы он доказал, что растения берут питание не только из почвы, но также питаются и углекислым газом. Спустя почти 3 века Фредерик Блэкман при помощи исследований доказал существование процесса фотосинтеза. Блэкман не только определил реакцию растений в ходе вырабатывания кислорода, но также и установил, что в темное время суток растения дышат кислородом, поглощая его. Определение этому процессу было дано только в 1877 году.

Как происходит выделение кислорода

Процесс фотосинтеза заключается в следующем:
На хлорофиллы попадает солнечный свет. Затем начинаются два процесса:
1. Процесс фотосистема II. При столкновении фотона с 250-400 молекулами фотосистемы II энергия начинает скачкообразно возрастать, затем эта энергия передается молекуле хлорофилла. Начинаются две реакции. Хлорофилл теряет 2 электрона, а в этот же момент расщепляется молекула воды. 2 электрона атомов водорода замещают потерянные электроны у хлорофилла. Затем молекулярные переносчики перекидывают «быстрый» электрон друг другу. Частично энергия затрачивается на образование молекул аденозинтрифосфата (АТФ).
2. Процесс фотосистема I. Молекула хлорофилла фотосистемы I поглощает энергию фотона и передает свой электрон другой молекуле.

Потерянный электрон замещается электроном из фотосистемы II. Энергия из фотосистемы I и ионы водорода уходит на образование новой молекулы-переносчика.

В упрощенном и наглядном виде всю реакцию можно описать одной простой химической формулой:
СО2 + Н2О + свет -> углевод + О2

В раскрытом виде формула выглядит так:
6CO2 + 6h3O = C6h22O6 + 6O2

Существует и темновая фаза фотосинтеза. Ее также называют метаболической. В ходе темновой стадии происходит восстановление углекислого газа до глюкозы.

Заключение

Все зеленые растения вырабатывают необходимый для жизни кислород. В зависимости от возраста растения, его физических данных, количество выделяемого кислорода может меняться. Процесс этот в 1877 году В. Пфеффером был назван фотосинтезом.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Уже один миллиард лет атмосфера Земли состоит в основном из азота (20–78%) и кислорода (5–21%). Современная атмосфера Земли в объемных процентах содержит: азота — 78%, кислорода — 21, углекислого газа — 0,03, аргона — 0,93, остальные 0,04% занимают гелий, метан, криптон, закись азота, водород, ксенон. Сравнительно высокий процент содержания в атмосфере аргона — 40 объясняется тем, что в недрах Земли в него превращается большое количество радиоактивного калия — 40. Современные физические параметры атмосферы следующие: толщина атмосферного слоя до 1000 километров, масса 5·10 18 кг, давление у поверхности планеты 1 атмосфера.

В таблице показаны эволюционные изменения химического состава атмосферы в прошлом и в перспективе на 2 миллиарда лет вперед (в %). Рассмотрим причины этих изменений в химическом составе атмосферы Земли.

Эволюционные изменения химического состава атмосферы Земли

1 . Углекислый газ CO2 появился благодаря обильным вулканическим извержениям. Нет единого мнения о его процентном составе в атмосфере 4 — 5 миллиардов лет назад. Газовый состав современных вулканических извержений содержит 40% по весу углекислого газа, а азота N 2 — 2%. Однако можно предположить, что в прошлом углекислый газ имел возможность накапливаться в атмосфере до 90%. Это объясняется тем, что CO 2 и N 2 являются самыми инертными химическими соединениями атмосферы, и они почти не вступают в реакции c другими элементами. Остальные вулканические газы (HCl, CN, HF, SO 2 , NH 3 и другие) относятся к крайне агрессивным компонентам, поэтому быстро «уничтожались», вступая в соединения с металлами горных пород, веществами вулканической лавы, растворенными в водах солями. Следовательно, процентное содержание углекислого газа и азота постоянно возрастало, а других газов — постепенно уменьшалось.

Становится понятным, как содержание углекислого газа в атмосфере молодой Земли могло повыситься до 90%, а содержание азота в наше время достигло 78%. Основными потребителями углекислого газа являются растения. Источниками углекислого газа являются вулканы, промышленность и процесс дыхания животных. Основными резервуарами хранения являются атмосфера и океан.

А) Основные «резервуары для хранения» углекислого газа на Земле.

1) Сейчас в атмосфере содержится 0,03% углекислого газа, что составляет 2·10 15 килограмм. Одновременно с этим на Земле произрастает 10 16 кг растений (по А.Виноградову), которые за год поглощают более 10 14 кг углекислого газа. Тогда углекислого газа хватит только на 20 лет.

2) Крупным «резервуаром» углекислого газа являются океаны и моря, так как в их водах растворено 5·10 16 кг углекислого газа. Тогда только в течение 500 лет растительный мир Земли мог бы расходовать растворенный в гидросфере углекислый газ.

Углекислый газ из атмосферы и сегодня в большом количестве растворяется в водах океанов и морей. Вызывает тревогу то, что в будущем продолжится понижение процентного содержания углекислого газа в атмосфере, а следовательно, он снизит свою концентрацию и в океане.

Б) Основные источники углекислого газа на Земле.

1) Вулканические извержения в прошлом являлись самым главным источником углекислого газа для атмосферы, а растения — единственными потребителями углекислого газа. В настоящее время все вулканы за год выделяют в атмосферу 10 9 кг углекислого газа, а цивилизация сжигает органические топлива, и тем самым также пополняет атмосферу углекислым газом еще на 3·10 12 кг в год (т. е. в 3000 раз больше, чем вулканы). Вулканические процессы на планете постепенно затухают по мере ее «старения». Через 1 миллион лет вулканизм на Земле полностью прекратится.

2) Около 150 лет еще будет действовать дополнительный источник углекислого газа — цивилизация, которая в большом количестве сжигает ископаемые органические вещества (уголь, нефть, дрова, горючие сланцы — geoglobus.ru). Но затем эти полезные ископаемые будут исчерпаны. Залежи полезных ископаемых типа угля, нефти, природного газа цивилизация исчерпает через 150 лет, и цивилизация прекратит пополнять атмосферу углекислым газом, образующимся при сгорании органических топлив. Поэтому одни ученые полагают, что, несмотря на сжигание топлива в течение 150 лет, процентное содержание углекислого газа в атмосфере будет снижаться. Количество CO 2 останется прежним (0,03%), так как он поглотится растениями и произойдет компенсационное увеличение биомассы у растений Земли. Другие ученые говорят о повышении содержания углекислого газа в атмосфере до 0,04 — 0,05% с последующим незначительным потеплением климата на планете к 2150 году. Так или иначе, но после 2150 года цивилизация останется без органического топлива и процесс глобального снижения количества углекислого газа в атмосфере продолжится.

3) Углекислый газ также выделяется в атмосферу в количестве 10 10 кг в год при разложении умерших животных и погибших растений в океанах, морях и на суше. Так же углекислый газ выделяется при дыхании животных и человека из их легких.

В) «Скорость» исчезновения углекислого газа из атмосферы Земли.

Обратим внимание на то, что хотя в течение последних десятков миллионов лет «работали» все природные источники углекислого газа (вулканизм, океаны, гниение), однако содержание углекислого газа в атмосфере снижалось и, например, за время кайнозойской эры (за 70 миллионов лет) упало с 12% (перед началом кайнозойской эры) до 0,03%, то есть в 400 раз. Через 10 миллионов лет количество углекислого газа в атмосфере уменьшится в 1000 раз, процентный состав будет 0,000003%. Такое уменьшение содержания углекислого газа воздействует губительно для всех растений, что подтверждается на опытах с помещением растений под стеклянный колпак и одновременным уменьшением там содержания СО 2 . Растения «съели» весь углекислый газ атмосферы. Газовый источник пищи для растений почти иссяк. В ответ на это растения вынуждены будут сначала (через 100 тысяч лет) уменьшать собственную биомассу в сотни раз, а, в конце концов, все растения погибнут от отсутствия углекислого газа в атмосфере.

Углекислый газ будет полностью трансформирован растениями в кислород примерно через 30 миллионов лет. Учёные полагают, что благодаря естественному круговороту веществ углекислый газ не исчезнет из состава земной атмосферы почти 30 миллионов лет. Поэтому можно утверждать, что после 30 миллионов лет, по причине отсутствия углекислого газа в атмосфере произойдет полное вымирание растительного мира. Понятно, что одновременно с исчезновением растений произойдет гибель травоядных животных. После этого вымрут хищники, и произойдет полное исчезновение животного мира. Земля лишится всех видов жизни по двум геокосмическим причинам: исчезновение углекислого газа из атмосферы и сильного похолодания на поверхности планеты.

2 . Кислород O 2 . Сейчас можно сформулировать один из главных законов биологической эволюции: первым видом живой материей во Вселенной являются растения, которые превращают неорганическую материю (CO 2) в органическую (древесину, листья, плоды, цветы). Вторым видом живой материи во Вселенной является животный мир, который появляется на планете после насыщения океанов и атмосферы кислородом (O 2) в процессе жизнедеятельности растений, а пищей для животных служат растения и другие животные.

А) Основным источником кислорода на Земле являются растения.

После 3,5 миллиардов лет, когда в океане появились первые растения (водоросли), на Земле происходил процесс насыщения кислородом атмосферы и вод океана. В обмен на поглощение углекислого газа растения выделяют в атмосферу кислород. Кислород в атмосфере появился 3 миллиарда лет назад в количестве 0,1 — 1%. Он относится к очень активным химическим веществам. Поэтому в прошлом около 10 20 кг кислорода из атмосферы было потрачено на окисление атмосферных газов, растворенных в океанах и морях веществ, а также на окисление веществ горных пород на суше и на дне океанов. Весь современный растительный мир планеты в год потребляет 10 14 кг углекислого газа и выделяет 3·10 13 кг кислорода, что в 3,3 раза меньше массы безвозвратно поглощенного углекислого газа.

Поэтому можно сделать вывод, что в настоящее время количество кислорода в атмосфере увеличивается, а количество углекислого газа уменьшается. Если этот процесс не замедлится, то через 1500 лет в атмосфере будет 26% кислорода, через 3000 лет – 42% (в 2 раза больше, чем сейчас). Но такого большого увеличения процентного состава кислорода в атмосфере не произойдет, так как для этого недостаточно углекислого газа планеты. На поверхности Земли (в атмосфере и океанах — geoglobus.ru) находится примерно 10 17 кг углекислого газа, из которого растения могут получить 3·10 16 кг кислорода (3% от находящегося в атмосфере). Следовательно, максимальное количество кислорода в атмосфере может увеличиться до 24% (21% + 3%). При нынешних темпах выделения кислорода растениями, в атмосфере его будет содержаться 24% через несколько миллионов лет.

Б) Основные «резервуары и хранилищами» кислорода на Земле является атмосфера и океан.

Сейчас количество кислорода в атмосфере 21%, что составляет по весу 10 18 кг. Примерно в 3 раза большая его масса растворена в водах океанов, морей, озер и рек. Рыбы дышат именно этим, растворенным в воде, кислородом.

В) Основные потребители кислорода на Земле является мантия Земли, промышленность и животные.

1) Затраты кислорода на глобальное окисление. Вода с растворенным в ней кислородом проникает глубоко в недра Земли, где кислород вступает в реакцию с еще не окисленными веществами коры и мантии. Нагретая в недрах Земли вода в виде пара поднимается на поверхность планеты, чтобы остыть и пропитаться новой порцией кислорода, а потом снова опускается в недра. Делая бесчисленные круговороты, подземная вода за год уносит в недра Земли около 10 11 кг кислорода. Процесс окисления веществ в недрах планеты растворенным в воде кислородом является достаточно мощным источником его глобального потребления. Годовая потребность в кислороде для этого геохимического процесса составляет 10 11 кг.

Вся масса свободного кислорода в атмосфере и океане равна примерно 3·10 18 кг. Значит, кислород атмосферы и океана будет истрачен на окисление остывающих горных пород мантии и вещества ядра Земли через 30 миллионов лет после гибели всех растений на Земле (т.е. через 60 миллионов лет, считая от сегодняшнего дня). После потери кислорода атмосфера будет состоять исключительно из азота. Поэтому через 60 миллионов лет атмосферу Земли ожидает азотная стадия эволюционного развития.

2) Затраты кислорода на сжигание топлива. Ежегодно затрачивается 5·10 12 кг кислорода атмосферы на сжигание цивилизацией органического топлива и в пожарах (лесные, на нефтяных скважинах и т. д.). Конечным продуктом сжигания являются углекислый газ и вода.

Органическое топливо + 3О 2 = СО 2 + 4Н 2 О.

Растения почти сразу трансформируют углекислый газ (от сжигания топлив и пожаров) опять в кислород. Безвозвратно теряется только кислород при синтезе воды во время горения органических веществ, что составляет 2·10 12 кг в год.

3) Кислород атмосферы потребляется в момент дыхания животных и людей в количестве около 10 9 кг в год. Выдыхается из легких животных и человека углекислый газ, который быстро трансформируется растениями опять в кислород.

4) Вывод о темпах глобального поглощения кислорода. Если суммировать массу поглощенного кислорода из атмосферы и массу растворенного кислорода в океанах, то получится величина около 6·10 12 кг в год. При этом необходимо учитывать, что необратимо (безвозвратно) масса кислорода поглощается в количестве 3·10 12 кг в год, а остальная его масса образует углекислый газ и вступает в круговорот.

3 . Азот N2, которого сейчас в атмосфере 78% (или около 4·10 18 кг), образовался по двум причинам. Азот выделяется в атмосферу в течение 5 миллиардов лет благодаря вулканическим процессам. Вулканические газы содержат от 0,1 до 2% азота. Газообразный азот обладает низкой химической активностью, поэтому он постоянно накапливается в атмосфере Земли. В водах океанов и морей растворено азота в 5 раз больше, чем в атмосфере – 20·10 18 кг. Всего на поверхности Земли содержится 24·10 18 кг свободного азота. Кроме вулканического происхождения существуют другие механизмы поступления азота в атмосферу.

Азот поступал в атмосферу при процессе окисления аммиака. Академик А.Виноградов отстаивает именно эту гипотезу возникновения азота в атмосфере Земли. По приблизительным расчетам, с 5 до 2 миллиарда лет назад в атмосфере Земли содержалось от 5 до 20% аммиака. Начиная с момента, когда растения начали выделять в атмосферу кислород, возник глобальный процесс окисления аммиака с образованием азота.

2NH 4 + 2O 2 = N 2 + 4H 2 O.

Азот, в отличие от углекислого газа и кислорода, не участвует в глобальных биохимических процессах. Его усваивают в незначительных количествах в год некоторые виды азотобактерий в почве и илистом дне водоемов. Азот внутри бактериальных клеток превращается в аммиак, цианистые соединения, окись и закись азота. Биологами подсчитано, что за год атмосфера безвозвратно теряет на микробиологические процессы 10 11 кг азота. Тогда весь свободный азот Земли будет усвоен бактериями через 240 миллионов лет.

Больше интересных статей:

Сегодня мы подробнее поговорим о том, откуда берется кислород.

Фотосинтез

Как известно, кислород вырабатывается зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез происходит именно в зеленых частях растения, где больше всего пигмента хлорофилла. Для того чтобы произошел фотосинтез, необходимо наличие двух элементов: солнечной энергии и воды. Используя энергию солнца, растение поглощает из воздуха углекислый газ, и под действием энергии солнца этот газ вступает в реакцию с водой, которое растение поглощает корнями из земли. Продуктами фотосинтеза являются углеводы, которыми питаются сами растения, и так необходимый нам кислород. Установлено, что растения выделяют приблизительно 6 тонн кислорода на тонну вещества, израсходованного на дыхание.

Можно составить такую формулу фотосинтеза: вода + углекислый газ + солнечная энергия = углеводы + кислород.

Однако неправильно думать, что лишь наземные растения выделяют кислород. На самом деле, львиную долю кислорода (более 80 %) выделяют водоросли в морях и океанах. Эти сине-зеленые водоросли или фитопланктон поставляют кислород в атмосферу Земли сквозь толщу воды. Именно поэтому правильней называть океаны и моря «легкими нашей планеты».

Источники кислорода на планете и в городе Москва. Краткий обзор. August 17th, 2010

В настоящее время в атмосфере содержится около (1,2-2,0) *10+15 т кислорода. В результате фотосинтеза зелеными растениями ежегодно вырабатывается на суше (0,7—1,0)*1011 т этого необходимого для жизни газа. Мировой океан за тот же период продуцирует около 4,0*1011 т 02. Значительное количество кислорода используется в процессах дыхания гетеротрофных организмов. Скорость потребле-ния кислорода в этих процессах составляет примерно 0,22*1011 т/год.
Другой источник кислорода в атмосфере — процесс фотодиссоциации молекул воды — мало влияет на баланс этого газа, так как таким путем ежегодно образуется примерно 2*10+6 т 02.
Основной поставщик кислорода — растения. В процессе фотосинтеза растения ежегодно поглощают из атмосферы 170 миллиардов тонн углекислого газа, выделяя кислород. Таинство преобразования его в органическое вещество происходит в живых клетках с помощью хлорофилла и света. Главнейшим составляющим этого процесса является фотолиз воды. В ходе его из молекулы воды под действием энергии солнечных лучей высвобождается кислород, а водород идет на восстановление углекислоты.
Считают, что растения ежегодно создают до 100 миллиардов тонн органических веществ. При этом они расходуют 130 миллиардов тонн воды, из нее выделяется 115 миллиардов тонн кислорода.
Две трети получаемой органической массы приходится на земные растения и треть на планктон и водоросли. Из того, что вырастает на земле, опять же две трети — продукция леса.
Тихий лес — большой труженик. Подсчитано, что один гектар хорошего древостоя (есть такой термин у лесоводов) поглощает ежегодно до шести с половиной тонн углекислого газа и выделяет при этом до 5 тонн кислорода — столько, сколько требуется для дыхания чистым воздухом большому поселку. В этом смысле ни одна рукотворная фабрика кислорода (а она несомненно усугубила бы дальнейшее загрязнение окружающей среды!) не может сравниться с хорошим лесом.
Производительность у каждой древесной породы в зависимости от возраста разная. Скажем, гектар сосняка в возрасте 20 лет поглощает 9 тонн углекислого газа в год, а в 60 лет — 13. Значит, среднеспелые сосняки — самые производительные зеленые «фабрики» чистого воздуха, а именно они в первую очередь и попадают под пилу и топор.
У разных деревьев — своя производительная сила. Скажем, если гектар елового леса по «умению» поглощать углекислый газ принять за 100 процентов, то березовая, осиновая и любая другая лиственная роща дает 120 процентов, сосновый бор — 150, липовый парк — — 250, дубрава — 450 процентов и т. д.
Но поистине уникальным санитаром воздуха выступает наш обыкновенный тополь. На оздоровительном поприще он один способен заменить три липы или четыре сосны, семь елей.
Расчёты, проведённые учёными для лесов бассейна Амазонки (а это самый большой массив тропических лесов на Земле), показали, что в более влажные годы образование органического вещества превышает его разложение, поэтому кислорода больше выделяется, чем потребляется. А в более сухие — наоборот, разложение протекает интенсивнее, чем создание нового вещества, и, соответственно, кислорода больше потребляется, чем выделяется. В среднем же за десятилетний период эти процессы уравновешены.
Свободный кислород может накопиться в атмосфере только в том случае, если эквивалентное ему количество образованного органического вещества изымается из круговорота. Иными словами — становится недоступным для воздействия грибов, бактерий и животных.
Запасы угля, торфа, нефти — всё это органическое вещество оказалось захороненным в отложениях, а кислород, который выделился когда-то при его образовании, остался в атмосфере. Места, где из круговорота выводится большое количество органического вещества, существуют и сейчас. Это, например, торфяные болота, которыми так богата Россия. Если под «лёгкими» понимать орган, который снабжает организм кислородом и выводит из него углекислый газ, то «лёгкие планеты» — это прежде всего болота. ??????????

— Зелени в Москве будет больше, — пообещали «КП» в столичном департаменте охраны окружающей среды. — Есть генеральная схема озеленения Москвы до 2020 года. И через 11 лет на каждого москвича будет приходиться 26 квадратных метров зеленых насаждений.

Планы впечатляют. 23% земель, занятых сейчас промзонами и малыми реками, чьи берега размыты и замусорены, хотят засаживать деревьями. Там, где были заборы, планируют разбить парки и скверы. Только вот… слабо верится. Как на месте скверов строят торговые комплексы, я видел много раз. На моих глазах изуродовали парк «Дружба» у ст. метро «Речной вокзал». А вот нового парка не видел ни разу! Когда в Москве вдруг освобождается площадка, на ней тут же ставят элитку, магазин или офис. Может, потому, что за площадку под строительство чиновник всегда может получить немалый откат? А за сквер что получишь? Жители ведь не скинутся и не принесут. А значит, не будет им сквера…

Кислородный цикл Окружающая среда — Этапы, использование, производство и значение

Поскольку поверхность росла 4,6 миллиарда лет назад, кислорода в атмосфере не было. Когда 3,6 миллиарда лет назад на планете начала развиваться жизнь, цианобактерии и примитивные формы жизни начали синтезировать кислород. Кислород постепенно производился в течение каменноугольного периода в 299 миллионов лет, и он развивался до той степени, о которой мы знаем сейчас.

Почти 21% земной атмосферы состоит из кислорода.Это второй по распространенности газ в природе после азота. Люди вдыхают кислород и используют кислород для своей метаболической деятельности. Клетки, ткани и органы нуждаются в кислороде для своего роста и развития. У людей кислород переносится гемоглобином, присутствующим в крови, к различным органам тела. Он также имеет решающее значение для образования множества молекул, таких как углеводы, жиры, белки и витамины.

 

Что такое кислородный цикл?

                                            (Изображение будет загружено в ближайшее время)

Кислородный цикл является одним из наиболее важных биогеохимических циклов, присутствующих в природе, и включает производство, потребление или использование кислорода в окружающей среде.Это биологический процесс, при котором кислород проходит через литосферу, биосферу и атмосферу. Земная кора состоит из суши и воды, то есть литосферы. Это внешняя часть земной коры и самый большой резервуар кислорода. Биосфера – это живая экосистема, присутствующая на планете, в которой живет организм. Атмосфера — это воздушная оболочка вокруг Земли, состоящая из смеси газов, таких как кислород, азот и другие газы. Кислородный цикл — это поток молекул кислорода через эти сферы.Круговороты азота, кислорода, углерода и воды в природе необходимы для устойчивого развития живых компонентов экосистемы.

 

Стадии кислородного цикла

Кислородный цикл состоит из трех стадий. Вот они:

Шаг 1: Все зеленые растения производят пищу в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углекислый газ, солнечный свет, хлорофилл, воду для образования глюкозы. Кислород образуется в качестве побочного продукта растениями в этом процессе.Этот Кислород выбрасывается в атмосферу. Кислород образует соответствующую фотодиссоциацию. Фотодиссоциация – это диссоциация молекул водяного пара в атмосфере с образованием кислорода в качестве побочного продукта. Таким образом, выбрасывая Кислород в атмосферу.

Стадия 2: Состоит из потребления и использования кислорода аэробными организмами. Кислород используется для различных биохимических процессов в организме. Несколько жизненных процессов зависят от наличия и потребления кислорода.Животные дышат кислородом, вырабатываемым в природе, что, в свою очередь, способствует их росту и развитию.

Стадия 3: Аэробные организмы, которые использовали кислород, теперь выделяют углекислый газ в атмосферу. Процесс дыхания – это вдыхание кислорода и выдыхание углекислого газа. Пища, потребляемая аэробами, переваривается с помощью кислорода с образованием воды, углекислого газа и энергии в виде калорий. Аэробы требуют энергии для любой деятельности, выполняемой их телами.Следовательно, образовавшийся углекислый газ выбрасывается обратно в атмосферу при дыхании, а углекислый газ возвращается обратно. Растения используют тот же углекислый газ, и Цикл продолжается. Этот Цикл восстанавливает содержание кислорода в биосфере, и этот период имеет решающее значение для роста и выживания жизни.

 

Использование кислорода

Кислород выполняет множество функций в природе. Некоторые из них включают:

1. Дыхание: Люди и другие организмы используют кислород для метаболизма и переваривания пищи. Этот процесс помогает в дифференцировке клеток, расщеплении глюкозы в гликолизе, цикле Кребса, а также означает, что он помогает в поглощении и образовании биомолекул в организмах. Продуктом этих процессов в организме является углекислый газ, выдыхаемый аэробами.

2. Разложение: это один из естественных процессов, происходящих в природе. Грибы, бактерии, насекомые дополнительно разлагают мертвое и разложившееся органическое вещество в почве, а сапрофиты, присутствующие в земле.В процессе они используют атмосферный кислород и выделяют углекислый газ.

3. Горение: это процесс, при котором тепло выделяется при сжигании органических веществ, древесины, ископаемого топлива в присутствии атмосферного кислорода. Кислород является важным элементом, необходимым для горения. Он выделяет углекислый газ в атмосферу.

4. Ржавление: Окисление металлов и сплавов при длительном воздействии атмосферного кислорода и влаги называется ржавлением — оксиды железа образуются вокруг железа, когда железо находится во влажных условиях в течение длительного периода. При ржавлении на поверхности металла образуются новые соединения.

 

Производство кислорода

В природе кислород образуется двумя способами. Вот они:

• Фотосинтез: Это сложный процесс, используемый зелеными растениями, когда листья зеленых растений с помощью солнечного света и хлорофилла превращают углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Произведенная глюкоза передается плодам и съедобным частям растения.Как уже объяснялось, Кислород выбрасывается в атмосферу как побочный продукт этого процесса.

• Фотодиссоциация: это образование молекул кислорода, когда солнечный свет взаимодействует с водяным паром, присутствующим в атмосфере. Водяной пар существует в атмосфере в результате круговорота воды. Разрушение озонового слоя различными газами также может привести к образованию молекулярного кислорода.

 

Некоторые интересные факты о кислороде

• Фитопланктоны — это растения, существующие в морской экосистеме, которые могут потреблять аммиак.Это основные растения, которые выделяют большую часть кислорода, присутствующего в мире. Почти 80% кислорода, присутствующего в настоящее время в мире, связано с деятельностью фитопланктона.

• В земной коре также есть резервуар кислорода, но его нельзя использовать для дыхания, так как весь кислород находится в форме оксидов.

• Солнечный свет и водяной пар могут реагировать друг с другом с образованием кислорода, и этот процесс называется фотодиссоциацией.

• Если человек длительное время не получает кислород к какому-либо органу тела, клетки органа необратимо повреждаются и не могут регенерироваться.

• Деревья производят Кислород только в дневное время при наличии солнечного света. Ночью деревья также выделяют углекислый газ и дышат.

• Кислород можно хранить в баллонах, а людям с дыхательной недостаточностью и проблемами с дыханием Кислород дается непосредственно для поддержания насыщения организма кислородом.

• Кислород имеет широкий спектр применения. Сталь является наиболее распространенным применением этого материала.Его также можно использовать для обработки металла из руды, фильтрации воды, производства пластика и ракетного топлива. Кислородные баллоны также используются для лечения людей с респираторными заболеваниями, а также для обеспечения жизнедеятельности космонавтов и аквалангистов.

• Около 21% атмосферы Земли состоит из кислорода. На его долю приходится почти половина земной коры, что делает его самым распространенным элементом на планете. Кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной и самым распространенным элементом в человеческом теле, на его долю приходится 65 процентов массы тела.Кислород составляет около 1% массы Солнца.

• Для существования жизни на Земле необходим Кислород. Эту роль играет кислородный цикл, то есть поток кислорода между воздухом, живыми организмами и земной корой.

6

Важность Кислового цикла

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Кислородный цикл является существенным биогеохимическим циклом для поддержания концентрации и уровня кислорода в атмосфере.Круговорот кислорода является одной из основных причин существования жизни на Земле. Без кислорода биосфера не могла бы существовать. Однако анаэробы могут жить без присутствия кислорода. Немногие анаэробы, называемые облигатными анаэробами, могут даже погибнуть из-за присутствия кислорода.

Важнейшие функции кислорода включают дыхание, горение, ржавление и разложение.

 

Обзор кислородного цикла

Кислород сначала вырабатывается растениями в процессе фотосинтеза.Этот кислород циркулирует в атмосфере, которую вдыхают организмы, нуждающиеся в кислороде для жизни. Микроорганизмы и другие животные используют кислород и используют его для своего метаболизма. В качестве побочного продукта они выделяют в атмосферу углекислый газ, который снова используется растениями.

 

Как Vedantu может помочь студентам?

Vedantu — это веб-платформа, которая обеспечивает бесплатную загрузку PDF и быстрый доступ ко всем ресурсам для решения проблем. Темы, представленные в школьной программе, просто скачиваются и читаются учащимися. Они также предоставляют онлайн-инструкции для студентов, готовящихся к вступительным экзаменам, таким как NEET и JEE. Все преподаватели являются профессионалами своего дела и могут помочь студентам спланировать будущее. Вы также можете использовать веб-сайт для подготовки к экзаменам и вступительным экзаменам. Все темы подробно объясняются, и эксперты следят за тем, чтобы они использовали легкий и простой язык при объяснении тем, чтобы учащимся было легко понимать, учиться и учиться.У нас есть специализированная и профессиональная команда экспертов, которые усердно работают над подготовкой решений и заметок для студентов. Мы хотим, чтобы каждый учащийся получал баллы, изучая наши решения, которые доступны бесплатно и в формате PDF. Его можно скачать для автономного использования.

Кислородный цикл: Очерк кислородного цикла | Земля

Прочитав это эссе, вы узнаете о круговороте кислорода.

Кислородный цикл — это биогеохимический цикл, описывающий движение кислорода внутри и между тремя его основными резервуарами; атмосфера (воздух), биосфера (живые существа) и литосфера (земная кора). Основным движущим фактором круговорота кислорода является фотосинтез, который отвечает за современную атмосферу Земли и жизнь. Количество кислорода внутри и вокруг Земли фиксировано. Но этот кислород снова и снова подается через живые системы мира по бесконечному кругу, называемому кислородным циклом.

Наши потребности — лишь часть этого цикла. Цикл включает в себя непрерывный обмен газов между воздухом и животными и растениями. В процессе, называемом дыханием, животные и растения поглощают кислород из воздуха и возвращают углекислый газ.В процессе, называемом фотосинтезом, растения поглощают углекислый газ из воздуха и воды и отдают кислород. Дыхание и фотосинтез — фактически противоположные процессы.

Дыхание – это реакция окисления, при которой кислород берется из воздуха или воды. Фотосинтез – это реакция восстановления. Он добавляет в воздух газообразный кислород. Ежедневно растения и животные поглощают огромное количество кислорода, и огромное количество кислорода возвращается растениями в воздух. Это количество точно сбалансировано, так что общее количество кислорода в воздухе остается неизменным.

Кислород, как углерод и водород, является основным элементом жизни. Кроме того, в форме озона O ₃ он обеспечивает защиту жизни, отфильтровывая солнечные ультрафиолетовые лучи, когда они попадают в стратосферу. Помимо того, что кислород составляет около 20% атмосферы, он присутствует повсеместно. Он также встречается в виде оксидов в земной коре и мантии и в виде воды в океанах.

Считается, что в начале эволюции Земли кислород выделялся из водяного пара под действием УФ-излучения и накапливался в атмосфере по мере того, как водород уходил под действием земного притяжения.Позже фотосинтез стал источником кислорода. Кислород также высвобождается в виде органического углерода в CHO и накапливается в отложениях. Роль кислорода в жизни описана в разделе «Биологические системы».

Кислород очень реактивен. Бесцветный газ без запаха при обычных температурах превращается в голубоватую жидкость при -183°C. Горение или горение по существу представляет собой окисление или соединение с атмосферным кислородом. На рис. 2.16 показан очень общий обзор круговорота кислорода в природе.Окружение кислорода в многочисленных реакциях затрудняет представление полной картины.

Кислород жизненно необходим нам во многих отношениях (помимо самого очевидного — для дыхания). Вода может растворять кислород, и именно этот растворенный кислород поддерживает водную жизнь. Кислород также необходим для разложения органических отходов. Отходы живых организмов являются «биоразлагаемыми», поскольку существуют аэробные бактерии, которые превращают органические отходы в стабильные неорганические материалы. Если для этих бактерий недоступно достаточное количество кислорода, например, из-за огромного количества отходов в водоеме, они умирают, и их место занимают анаэробные бактерии, которым кислород не нужен.

Эти бактерии превращают отходы в H ₂ S и другие ядовитые и зловонные вещества. По этой причине содержание биоразлагаемых веществ в сточных водах выражается специальным показателем, называемым «биологической потребностью в кислороде» (БПК), который представляет собой количество кислорода, необходимого аэробным бактериям для разложения отходов.

Кислородный цикл — Universe Today

Кислородный цикл — это цикл, который помогает перемещать кислород через три основные области Земли: атмосферу, биосферу и литосферу.Атмосфера — это, конечно, область газов, которая находится над поверхностью Земли, и это один из крупнейших резервуаров свободного кислорода на Земле. Биосфера – это совокупность всех экосистем Земли. Здесь также есть некоторое количество свободного кислорода, образующегося в результате фотосинтеза и других жизненных процессов. Крупнейшим резервуаром кислорода является литосфера. Большая часть этого кислорода не находится сама по себе или свободно перемещается, а является частью химических соединений, таких как силикаты и оксиды.

Атмосфера на самом деле является самым маленьким источником кислорода на Земле, состоящим всего из 0.35% всего кислорода Земли. Самый маленький происходит из биосфер. Самый большой, как упоминалось ранее, находится в земной коре. Кислородный цикл — это то, как кислород фиксируется для освобождения в каждой из этих основных областей.

В атмосфере кислород высвобождается в результате процесса, называемого фотолизом. Это когда высокоэнергетический солнечный свет расщепляет молекулы, содержащие кислород, с образованием свободного кислорода. Один из самых известных фотолизов – это озоновый цикл. Молекула кислорода O2 расщепляется до атомарного кислорода ультрафиолетовым излучением солнечного света.Затем этот свободный кислород рекомбинирует с существующими молекулами O2, образуя O3 или озон. Этот цикл важен, потому что он помогает защитить Землю от большей части вредного ультрафиолетового излучения, превращая ее в безвредное тепло до того, как она достигнет поверхности Земли.

В биосфере основными циклами являются дыхание и фотосинтез. Дыхание – это когда животные и люди дышат, потребляя кислород для использования в обменных процессах и выдыхая углекислый газ. Фотосинтез является обратным этому процессу и в основном осуществляется растениями и планктоном.

Литосфера в основном фиксирует кислород в минералах, таких как силикаты и оксиды. Большую часть времени процесс происходит автоматически, все, что требуется, — это чистая форма элемента, вступающего в контакт с кислородом, например, что происходит, когда железо ржавеет. Часть кислорода высвобождается при химическом выветривании. Когда минерал, содержащий кислород, подвергается воздействию элементов, происходит химическая реакция, которая изнашивает его и в процессе вырабатывает свободный кислород.

Это основные кислородные циклы, и каждый из них играет важную роль в защите и поддержании жизни на Земле.

Если вам понравилась эта статья, есть еще несколько статей на Universe Today, которые вам понравятся. Есть отличная статья о углеродном цикле. Есть также интересный материал об утечке земной атмосферы в космос.

В Интернете также есть отличные ресурсы. На сайте Нью-Йоркского университета есть схема кислородного цикла с некоторыми пояснениями. Вам также следует ознакомиться со слайд-лекцией о кислородном цикле в формате PowerPoint, размещенной на веб-сайте Университета Колорадо.

Вы также должны проверить Astronomy Cast.Эпизод 151 посвящен атмосфере.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Кислородный цикл: урок для детей

Как мы используем кислород?

Сделайте глубокий вдох и выдох. Все живые существа дышат в процессе, называемом дыханием, когда кислород вдыхается, а углекислый газ выдыхается. Кислород также используется, когда растения и животные умирают. Когда растения и животные разлагаются или разрушаются, они расходуют кислород и выделяют углекислый газ.

В химических реакциях также используется кислород. Вы когда-нибудь оставляли свой велосипед под дождем и замечали, что начинает развиваться ржавчина? Когда возникает ржавчина, она окисляется или использует кислород. (В этом процессе используется кислород, но не образуется новый кислород.) Огонь был бы невозможен без кислорода. Когда вещи горят, они расходуют кислород и выделяют углекислый газ.

Как производится кислород?

Как мы уже упоминали, одним из ключевых ингредиентов для производства кислорода является углекислый газ. Растения и деревья производят кислород в процессе фотосинтеза .Фотосинтез — это когда солнечный свет падает на листья, а хлорофилл внутри листьев — вместе с водой из почвы и углекислым газом из воздуха — смешивается вместе, образуя две очень важные вещи: пищу (сахар) для растений и кислород для нас. вдохните. Во время этого процесса растения также выделяют дополнительную воду, которую они впитали, но которая больше не нужна.

Углекислый газ (CO2) поглощается листом, который выделяет кислород (O2) в воздух. Завод также выделяет воду (h30), которая ему не нужна.

Фитопланктон — это крошечное растение, которое встречается в верхнем слое большинства водных сред, таких как озера, пруды и океаны. Фитопланктон производит одно из самых больших количеств кислорода посредством фотосинтеза, потому что его очень много на поверхности воды.

Как правило, фитопланктон микроскопичен и не может быть замечен только вашими глазами. На этом снимке в воде столько фитопланктона, что его видно издалека!

Где происходит круговорот кислорода?

Кислородный цикл производит кислород в четырех основных регионах Земли:

• Наименьшая область, где производится кислород, находится в атмосфере.В процессе фотолиза образуется кислород, который затем образует озоновый слой. Озоновый слой защищает Землю от вредных солнечных лучей.
  

На этой диаграмме показан озоновый слой, защищающий Землю от вредных солнечных лучей.

• Биосфера — это место, где живут люди, растения и животные, и где в результате фотосинтеза вырабатывается больше всего кислорода.

• Гидросфера — это места, где есть озера, океаны, ручьи и ледники.Фитопланктон, который находится на поверхностных уровнях водоемов, использует фотосинтез для производства кислорода.

• Самая большая область, где вы можете найти больше всего кислорода, — это литосфера, которая представляет собой земную кору и мантию (два верхних слоя Земли). Кислород находится внутри горных пород и минералов, поэтому у нас нет к нему доступа. Но некоторые растения и животные могут извлекать (или выносить) минералы из горных пород, что позволяет выделять кислород.

Краткий обзор урока

Кислород — это бесцветный газ без запаха, а растения и деревья являются основными источниками кислорода на Земле.Фотосинтез — это процесс, который растения используют для производства собственной пищи и кислорода. Кислородный цикл происходит в четырех основных регионах: атмосфере, биосфере, гидросфере и литосфере. Производство кислорода посредством кислородного цикла необходимо для поддержания жизни на Земле.

Земля без кислорода? Планета, которая когда-то была

Кислород составляет около одной пятой объема земной атмосферы сегодня и является центральным элементом жизни, какой мы ее знаем.

Но так было не всегда. Кислород, хотя он всегда присутствует в соединениях недр Земли, атмосферы и океанов, начал накапливаться в атмосфере в виде газообразного кислорода (O2) только в истории планеты. На что была похожа атмосфера до появления кислорода, — это загадка, которую земные ученые только начали собирать воедино.

Земля образовалась немногим более 4,5 миллиардов лет назад из кусочков космического мусора. Жидкие океаны существовали на планете практически с самого начала, хотя, по всей вероятности, они неоднократно испарялись массивными метеоритами, регулярно обрушивавшимися на планету в течение первых 700 миллионов лет ее существования.Все утряслось 3,8 миллиарда лет назад, когда в геологической летописи появились первые горные породы, сформировавшиеся под водой. (Они существуют на территории нынешней юго-западной Гренландии.)

Если на Земле была вода, то должна была быть и атмосфера, а если была атмосфера, то и климат. Из чего состояла ранняя атмосфера Земли? Азот (N2), конечно.Азот составляет основную часть сегодняшней атмосферы и, вероятно, существовал с самого начала. Водяной пар (h3O), возможно, в результате вулканических выбросов. Углекислый газ (CO2), также выделяемый при извержениях вулканов, которых в то время было много. И метан (Ch5), генерируемый внутри Земли и, возможно, производящими метан микробами, которые процветали на морском дне и в нем, как и сегодня.

Углекислый газ, водяной пар и метан сыграли важную роль в последующем развитии Земли.Четыре миллиарда лет назад Солнце было на 30 процентов тусклее и, следовательно, холоднее, чем сегодня. В таких условиях вода на Земле должна была замерзнуть, но это явно не так. Водяной пар, углекислый газ и метан действовали как парниковые газы, улавливая тепло и изолируя раннюю Землю в критический период ее развития.

Между тем кислорода в ранней атмосфере почти не осталось. То, что действительно существовало, вероятно, образовалось, когда солнечное излучение расщепило переносимые по воздуху молекулы воды (h3O) на водород (h3) и кислород (O2). Водород, легкий газ, должен был подняться над атмосферой и медленно исчезнуть в космосе. Оставшийся более тяжелый газообразный кислород быстро вступал в реакцию с атмосферными газами, такими как метан, или с минералами на поверхности Земли, и вытягивался из атмосферы обратно в кору и мантию. Кислород мог начать накапливаться в атмосфере только в том случае, если он производился быстрее, чем удалялся, — другими словами, если его производило еще что-то.

Это что-то было жизнью.Хотя ископаемые свидетельства отрывочны, микробы, производящие метан, могли населять Землю уже 3,8 миллиарда лет назад. 2,7 миллиарда лет назад утвердился новый вид жизни: фотосинтезирующие микробы, называемые цианобактериями, которые были способны использовать энергию Солнца для преобразования углекислого газа и воды в пищу с газообразным кислородом в качестве побочного продукта. Они жили в мелководных морях, защищенных от полного воздействия вредного солнечного излучения. (Чтобы узнать больше об этих организмах и их ископаемых свидетельствах, посмотрите сопровождающее видео «Ранняя ископаемая жизнь. «)

Эти организмы стали настолько многочисленными, что 2,4 миллиарда лет назад свободный кислород, который они производили, начал накапливаться в атмосфере. Эффект был глубоким. Высоко в атмосфере кислород образовывал защитный слой озона (O3), который экранировал разрушительное ультрафиолетовое излучение Солнца и делал поверхность Земли пригодной для жизни.Ближе к земле присутствие пригодного для дыхания кислорода (O2) открыло дверь для эволюции совершенно новых форм жизни. Одним из непреходящих чудес жизни на Земле является то, что, производя кислород, самые ранние организмы создали условия, которые позволили процветать последующим, более сложным формам жизни. (Чтобы узнать больше об этом предмете, прочитайте сопроводительное эссе «Жизнь оставляет след».)

Повышение уровня кислорода происходило медленно, в течение сотен миллионов лет, и не без икоты. Джей Кауфман, геолог из Мэрилендского университета, указывает на серию ледниковых периодов — по крайней мере, три из них — которые произошли между 2.4 миллиарда и 2,2 миллиарда лет назад, когда началась эра кислорода. Жизнь, как подозревают Кауфман и другие, могла быть частично ответственна за эти периоды похолодания. Пока микробы были заняты выработкой кислорода, они поглощали углекислый газ из атмосферы, возможно, истончая тепловой покров Земли; кислород, который они производили, вступал в реакцию с метаном, уменьшая еще один парниковый газ. Возникший в результате ледниковый период мог, в свою очередь, снизить микробную активность, позволив углекислому газу, испускаемому вулканами, снова накапливаться, а планета снова нагревалась.Этот цикл мог произойти по крайней мере три раза, каждый раз приводя к несколько более высокому уровню атмосферного кислорода. Но, как подчеркивает Кауфман, многое остается неизвестным об этих периодах оледенения, и потребуется работа многих исследователей, чтобы пролить дополнительный свет на эту эпоху.

«Я бы предположил, что связь ледниковых периодов с атмосферной химией является биологической», — говорит Кауфман. «Мы знаем, что биология может влиять на атмосферу. И если биология вытянет парниковые газы из атмосферы, это может привести к ледниковым периодам и увеличению содержания кислорода.

Трудно сказать, почему рост кислорода произошел именно тогда, когда это произошло. Вместо этого ученые работали над тем, чтобы сузить точное время трансформации. «В сегодняшней атмосфере у нас много кислорода», — говорит Кауфман. «В какой-то момент истории Земли количество кислорода было намного меньше. В какой момент это было? Насколько она была меньше, чем сегодня?» Ответить на эти вопросы — одна из многих задач, стоящих перед земными учеными. Как исследователь изучает атмосферу, которой больше не существует?

«Это очень трудоемкий процесс, «, — говорит Кауфман.«Итак, мы делаем маленькие шажки, как, я думаю, должны делать все ученые, и выстраиваем историю. Придем ли мы когда-нибудь к заключению» — станут ли когда-нибудь наши гипотезы теориями — мы не знаем. Мы просто хотим медленно строить историю. история, основанная на хороших эмпирических данных».

Чтобы узнать больше о том, как земные ученые изучают древнюю атмосферу, прочитайте сопроводительное эссе «Следы в воздухе».

ЦИКЛ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ УГЛЕРОДНЫЙ ЦИКЛ КИСЛОРОДНЫЙ ЦИКЛ

 

Тема : 

Биология

Тема :

ЦИКЛ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ УГЛЕРОДНЫЙ ЦИКЛ КИСЛОРОДНЫЙ ЦИКЛ

Срок:

Второй срок

Неделя:

Неделя 7

Класс :

ССС 2

 

Предыдущий урок : 

У учеников есть предыдущие знания

Части репродуктивной системы рыб и их функции

, чему учили на прошлом уроке

 

 

Поведенческие цели:

К концу урока ученики должны уметь

 

• Объясните круговорот питательных веществ в природе
• Опишите круговорот углерода
• Объясните кислородный цикл
• Расскажите, как работает углеродно-кислородный баланс

 

Учебные материалы:

 

• Плакат
• Настенная диаграмма
• Газета
• Онлайн-видео
• Картинки

 

 

Методы обучения:

• Обсуждение класса
• Групповой диалог
• Задавать вопросы
• Пояснение
• Ролевое моделирование
• Делегирование роли

 

Справочные материалы:

• Схема работы
• Онлайн-информация
• Учебники
• Рабочие тетради
• Учебная программа 9-летнего базового образования
• Рабочие тетради

 

 

ЦИКЛ ПИЩЕВЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ: ЦИКЛ УГЛЕРОДА; КИСЛОРОДНЫЙ ЦИКЛ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение в круговорот питательных веществ в природе
2. Круговорот углерода
3. Кислородный цикл
4. Углеродно-кислородный баланс

 

Введение в круговорот питательных веществ в природе

Экосистема использует жизненную силу и неорганические витамины для работы. Энергия поступает от солнца (внешний источник), однако неорганические питательные вещества поставляются и рециркулируются по всей экосистеме. Припасы/питательные вещества, из которых состоят жилища, используются снова и снова, переключаясь между жилой и неживой средами экосистемы..

Основные питательные вещества, необходимые для поддержания жизни, включают углерод, азот, фосфор, кислород и воду. Они перерабатываются в биологических, химических и геологических процессах, происходящих в окружающей среде, поэтому циклы питательных веществ также можно назвать биогеохимическими циклами.

Круговорот углерода

Это определяется как процессы, вызывающие циркуляцию углерода в органических молекулах живых существ.

Процесс переработки углерода

Углерод образуется из двуокиси углерода в воздухе, мертвых остатков организмов и ископаемых видов топлива, таких как сырая нефть и уголь.

В процессе фотосинтеза зеленые растения извлекают углерод из атмосферы и включают его в ткани своего тела. Растения, в свою очередь, питаются животными, а соединения углерода включаются в ткани животных. Когда животное испражняется, часть соединений углерода выбрасывается в окружающую среду в виде фекалий и мочи.

При дыхании растений и животных в атмосферу выделяется углекислый газ. Органические вещества в отмерших растениях и животных, фекалиях, моче, опавших листьях и т. д. разлагаются сапрофитными бактериями и грибами. В процессе разложения сложные соединения углерода расщепляются с выделением углекислого газа, который возвращается в атмосферу.

Сжигание топлива, такого как древесина, уголь и сырая нефть, приводит к окислению углерода до двуокиси углерода, которая затем выбрасывается в атмосферу.

Выветривание горных пород приводит к выделению двуокиси углерода, которая растворяется в воде с образованием угольной кислоты (H ₂ CO ₃ ). Он вступает в реакцию с известняком с образованием карбонатов и бикарбонатов и хранится в море. Море помогает контролировать количество углекислого газа в атмосфере, улавливая больше углекислого газа, когда его концентрация в воздухе увеличивается. Углекислый газ выделяется в процессе диффузии в атмосферу, когда концентрация падает.

Деятельность вулканов также приводит к выбросу углекислого газа в атмосферу.

Круговорот углерода

Значение круговорота углерода в природе

1. Растения используют углекислый газ для производства пищи в процессе фотосинтеза.
2. Он обеспечивает углерод, который является основным строительным блоком органического вещества.
3. Соединения углерода в пищевых продуктах являются транспортными средствами, с помощью которых захваченная солнечная энергия передается от одного организма к другому в пищевых цепях.
4. Круговорот углерода помогает очищать атмосферу и поддерживать уровень углекислого газа в атмосфере.
5. Углерод в карбонатах, таких как карбонат кальция, используется морскими животными для построения раковин. Он также встречается в известняке, меле, мраморе и кораллах.

 

 

Кислородный цикл

Кислород составляет около 21% газов в атмосфере. Это количество поддерживается на довольно постоянном уровне кислородным циклом.

В процессе фотосинтеза в атмосферу выделяется кислород. Дыхание, разложение и горение — это процессы, при которых кислород удаляется из атмосферы.

Значение кислорода для живых организмов

1. Используется для дыхания растений и животных.
2. Способствует горению.
3. Способствует разложению.
4. Используется в больницах для помощи пациентам с нарушениями дыхания.
5. Используется в самолетах, летающих на большой высоте

Углеродно-кислородный баланс

Существует приблизительный баланс количества углерода и кислорода в экосистеме. Деятельность человека, такая как вырубка лесов и сжигание топлива, влияет на углеродно-кислородные циклы. Эти действия в сочетании с разложением и дыханием приводят к увеличению количества углекислого газа в воздухе и уменьшению количества кислорода.

Снижение уровня кислорода в атмосфере на 2-8% не вызывает никаких проблем, но небольшое увеличение содержания углекислого газа в атмосфере может вызвать парниковый эффект. Это приводит к удержанию солнечной лучистой (тепловой) энергии, что может привести к таянию полярных ледяных шапок с соответствующим повышением уровня моря и наводнениями. Это также может повлиять на важные районы выращивания продуктов питания в мире.

Деятельность человека также привела к загрязнению водоемов, что привело к увеличению активности редуцентов. Это привело к значительному падению уровня кислорода, что поставило под угрозу выживание водных организмов.

Чтобы предотвратить эти катастрофические последствия, деятельность человека должна быть направлена ​​на поддержание стабильности углеродно-кислородного состояния окружающей среды.

 

 

 

Презентация

 

Тема представлена ​​поэтапно

 

Шаг 1:

Классный руководитель повторяет предыдущие темы

 

Шаг 2.

Он представляет новую тему

 

Шаг 3:

Классный руководитель разрешает ученикам приводить свои примеры и исправляет их, когда возникает необходимость

 

 

Заключение

Классный руководитель подводит итоги урока, делая короткую заметку по теме, которую он только что преподал.

Классный руководитель также следит за тем, чтобы записи были хорошо скопированы или написаны учениками.

Она или он вносит необходимые исправления, когда и где возникает необходимость.

 

 

 

 

 

ОЦЕНКА

1. Опишите кислородный цикл.
2. Перечисление трех значений кислорода для живых существ.
3. Какое влияние окажет увеличение количества углекислого газа в окружающей среде на живые существа?

 

Делиться — это весело.Поделись этим:

Родственные

План урока | Ролевая игра «Углеродный цикл»

Углерод является важным элементом жизни на Земле, и его можно найти во всех четырех основных сферах планеты: биосфере, атмосфере, гидросфере и литосфере (жесткий каменистый внешний слой земли). Углерод встречается как в живых, так и в неживых частях планеты, как компонент организмов, атмосферных газов, воды и горных пород. Углерод перемещается из одной сферы в другую в непрерывном процессе, известном как углеродный цикл .Круговорот углерода влияет на важнейшие жизненные процессы, такие как фотосинтез и дыхание, способствует образованию ископаемого топлива и влияет на климат Земли.

Помимо относительно небольших добавок углерода из метеоритов, общий углерод на Земле стабилен. Но количество углерода в той или иной сфере планеты может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от колебаний углеродного цикла. Цикл можно представить в терминах 90 290 резервуаров, 90 291 (мест, где хранится углерод) и 90 290 потоков, 90 291 (движение между резервуарами). атмосфера (газы, окружающие Землю), биосфера ( части суши, моря и атмосферы, в которых существует жизнь), гидросфера ( вся вода Земли) и литосфера ( каменистый внешний слой Земли) являются резервуарами, а процессы, посредством которых углерод перемещается из одного резервуара в другой, являются потоками. Хотя углерод относительно распространен на Земле, чистый углерод — нет. Углерод обычно связан с другими элементами в соединениях.Таким образом, круговорот углерода включает в себя множество углеродсодержащих соединений, таких как двуокись углерода, сахара и метан.

Углерод совершает как быстрый, так и медленный цикл

Многие процессы, которые перемещают углерод из одного места в другое, происходят в разных временных масштабах. Некоторые из них происходят в короткие промежутки времени, например фотосинтез, при котором углерод перемещается из атмосферы в биосферу, поскольку растения извлекают углерод из атмосферы. Некоторые процессы углеродного цикла происходят в гораздо более длительных масштабах времени.Например, когда умирают морские организмы со скелетами и панцирями из карбоната кальция, часть их останков опускается на дно океана. Там углерод, который хранился в их телах, становится частью богатых углеродом отложений и в конечном итоге переносится в результате тектонического движения плит в зоны субдукции, где он превращается в метаморфическую породу. Эти два примера показывают чрезвычайное разнообразие процессов, происходящих в круговороте углерода.

В общем, краткосрочный углеродный цикл включает фотосинтез, дыхание и перенос углерода от хищника к добыче.На суше существует поток углерода из атмосферы к растениям с фотосинтезом, а затем поток обратно в атмосферу с дыханием и разложением растений и животных. Для водных растений фотосинтез включает поглощение углерода из углекислого газа, растворенного в окружающей их воде. Углекислый газ также постоянно перемещается между атмосферой и водой путем диффузии. Долгосрочный углеродный цикл включает больше литосферных процессов. Он включает в себя выветривание и эрозию углеродосодержащих пород, накопление богатого углеродом растительного и животного материала в отложениях и медленное перемещение этих отложений в цикле горных пород.

Люди влияют на углеродный цикл

В круговороте углерода происходят естественные колебания, но люди изменяют потоки углерода на Земле с неестественной скоростью. Основные антропогенные изменения приводят к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Крупнейшим источником этого изменения является сжигание ископаемого топлива, но другие действия, такие как вырубка лесов и производство цемента, также вносят свой вклад в это изменение в углеродном цикле. Поскольку двуокись углерода и метан являются парниковыми газами, которые помогают контролировать температуру планеты, вызванное деятельностью человека увеличение уровня углерода в атмосфере приводит к множеству климатических изменений на нашей планете.Как обсуждалось выше, естественный углеродный цикл важно изучать, потому что он имеет решающее значение для многих земных процессов, но понимание углеродного цикла особенно важно в этот период человеческой истории из-за драматических и последовательных изменений, которые мы вносим в природу. цикл.

.