Tlen jest najczęściej kojarzony z atmosferą. Atmosfera jest skafandrem kosmicznym planety Ziemia. Jeśli porównamy, co jest ważniejsze dla człowieka do życia na Ziemi, to możemy spróbować porównać bez czego i jak długo dana osoba nie może żyć. Tak więc osoba może żyć bez jedzenia przez około miesiąc; osoba może żyć bez wody przez tydzień; ale bez powietrza człowiek nie wytrzyma nawet godziny. Nie należy się jednak mylić w tej kwestii, ponieważ wszystkie elementy naszego klasztoru są dla nas niezbędne, a bez nich nie tylko nasz rozwój, ale także samo życie jest niemożliwe.
Skąd czerpiemy tlen?
Samo słowo atmosfera ma pochodzenie greckie i składa się z „atmos” – pary i „sphaira” – kuli; jest to skafander kosmiczny dla planety i zbiornik tlenu. Ten pierwiastek chemiczny jest niezbędnym składnikiem do zajścia reakcji redoks w organizmie, a ponadto spełnia szereg funkcji ochronnych.
Atmosfera rozciąga się na ponad tysiąc kilometrów; tak, nawet na takiej wysokości wykrywane są ślady gazów przedostających się do atmosfery. Nie jest to zaskakujące, ponieważ działanie ziemskiego pola grawitacyjnego rozciąga się na 10 promieni Ziemi, czyli około 60 000 km.
Przypomnijmy, że atmosfera składa się z pięciu głównych sfer:
- Troposfera (0-10 km).
- Stratosfera (10-50 km).
- Mezosfera (50-100 km).
- Termosfera (100-800 km).
- Egzosfera (800-1100 km).
Jednak ten podział atmosfery nie odzwierciedla dokładnie jej zawartości. Na przykład nazwą jonosfera nazywa się warstwę atmosfery, która jest napromieniana na wysokości około 80 km i wykrywa dużą liczbę jonów i wolnych elektronów.
Atmosfera na całej swojej długości jest mniej więcej stabilna, ponieważ składa się z produktów gazowych, które w normalnych warunkach nie reagują. Ta mieszanina nazywa się powietrzem. Powietrze składa się głównie z azotu (78%), tlenu (21%) i argonu (1%). Naukowcy oszacowali również, że masa atmosfery naszej planety wynosi 5 * 1015 ton i, oczywiście, jej główna część znajduje się „na dnie” piątego oceanu powietrznego.
Jednak atmosfera nie jest jedynym źródłem powietrza i tlenu. Na przykład ogromne rezerwy wody, które co sekundę powodują duże parowanie, powodują wahania składu powietrza, a co za tym idzie – tlenu. Lasy, często nazywane „płucami” planety, zapewniają znaczny, masowy wzrost zawartości tlenu w atmosferze. Działalność człowieka odgrywa ważną rolę w kształtowaniu składu powietrza i zawartości w nim tlenu. Fakt, że tlen występuje w wielu substancjach w stanie stałym i ciekłym, nie ma większego wpływu na zawartość tlenu w atmosferze.
Ważnym faktem jest również to, że tlen nie zawsze był obecny w ziemskiej atmosferze – pojawił się tam około 2 miliardów lat temu wraz z pojawieniem się pierwszych organizmów chlorofilowych. Ale dopiero w ciągu ostatnich 20 milionów lat stężenie tlenu w atmosferze stało się w przybliżeniu takie samo jak obecnie.
Czy może nam zabraknąć tlenu?
Czy istnieje realna możliwość całkowitego wyczerpania się tlenu na Ziemi? Teoretycznie taka możliwość istnieje, ale nie ma powodu do paniki.
Główni „konsumenci” tlenu są obecnie powszechnie znani:
- Samochód pokonujący dystans 500 km „zjada” roczny współczynnik oddechowy danej osoby;
- Samolot lecący 10 tys. km spala 30-50 ton tlenu, co stanowi dzienną normę produkcyjną obszaru leśnego o powierzchni 15-20 tys. hektarów
Poziom zużycia tlenu na Ziemi jest ogromny, ale pomiary eksperymentalne pokazują, że ilość tlenu atmosferycznego nie zmniejszyła się na przestrzeni ostatnich 100 lat. Utratę tlenu w atmosferze rekompensuje roślinność lądów i oceanów, która dotychczas jest w stanie wyprodukować około 320 miliardów ton wolnego tlenu. Należy jednak pamiętać, że zużycie tlenu przez ludzi rośnie, a populacja roślin na Ziemi gwałtownie maleje. Procesy te nie są jeszcze przez nikogo kontrolowane.
Jednak wzrost zużycia tlenu nie stwarza tak istotnego zagrożenia, jak roczna emisja do atmosfery około miliarda ton związków chemicznych, a także kilku miliardów ton cząstek stałych i różnych aerozoli. Innymi słowy, to nie brak tlenu, ale nadmiar innych substancji stale emitowanych do atmosfery stanowi główne zagrożenie dla oddychalności powietrza atmosferycznego.
Co to jest ozon
Jak już wspomniano, skład gazu zmienia się z jednej warstwy atmosfery na drugą. Tlen przy powierzchni Ziemi występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych, jednak w rozrzedzonych warstwach atmosfery ulega dysocjacji na atomy pod wpływem promieniowania słonecznego. Zatem gdzieś na wysokości 40 km zawartość tlenu atomowego jest już znacząca, a na wysokościach 120-150 km praktycznie nie ma cząsteczek O2.
W stosunkowo niewielkiej odległości od powierzchni ziemi - około 20-35 km, tlen atomowy, będąc dość aktywnym, tworzy trójatomowe cząsteczki ozonu O3 z tlenem cząsteczkowym. Jest to wysokość warstwy ozonowej Ziemi. Jego znaczenie polega na tym, że chroni powierzchnię Ziemi poprzez blokowanie promieni ultrafioletowych. Same cząsteczki ozonu są nieprzezroczyste dla promieniowania ultrafioletowego Słońca i prawie całkowicie je pochłaniają. Z drugiej strony warstwa ozonowa zatrzymuje około jednej piątej promieniowania cieplnego podczerwonego z powierzchni Ziemi, zapewniając w ten sposób stabilny reżim termiczny dla wszystkich żywych istot.
Warto zauważyć, że warstwa ozonowa pojawiła się około 500-400 milionów lat temu i od tego czasu utrzymuje się dzięki niej naturalna równowaga życia na Ziemi. Ozon stanowi część na milion całego powietrza na planecie, ale wystarcza do utrzymania warunków odpowiednich do życia.
Głównymi „wrogami”, czyli niszczycielami, warstwy ozonowej są freony, zanieczyszczenia gazowe pochodzące z przemysłu chłodniczego, produkcji perfum i wielu innych sektorów działalności człowieka. Głównymi producentami freonów są:
- Europa – 40%.
- USA – 35%
- Japonia – 10%
- WNP – 12%.
Wpływ freonu w pobliżu powierzchni jest praktycznie nieobecny, tutaj jest to gaz obojętny. Kiedy odparuje i dotrze do warstwy ozonowej, pod wpływem promieniowania słonecznego w postaci promieniowania ultrafioletowego staje się gazem atomowym, a następnie reaguje z ozonem. Powstały w tej reakcji tlenek chloru i tlen cząsteczkowy nie pełnią roli pochłaniaczy promieni ultrafioletowych i docierają do Ziemi.
O istnieniu „dziur ozonowych” ludzie wiedzieli od dawna i nadal trudno powiedzieć coś konkretnego na temat ich pochodzenia; jednak niezawodnie wiadomo, że na przykład na Antarktydzie nie tylko w atmosferze jest o połowę mniej ozonu, ale stężenie tlenku chloru jest tam setki razy wyższe niż normalnie.
Co zostało zrobione
Debata na temat tlenu, a w szczególności ozonu, trwa. Do dotychczasowych osiągnięć ludzkości należy podpisanie szeregu protokołów: od Konwencji wiedeńskiej z 1985 r. w sprawie ochrony warstwy ozonowej przez kraje produkujące freon, po niedawne Porozumienie z Kioto z 2009 r. To najnowsze międzynarodowe porozumienie podpisało 181 krajów, które odpowiadają za ponad 61% wszystkich światowych emisji.
W odniesieniu do działań mających na celu ochronę atmosfery, a w szczególności jej warstwy ozonowej, można powiedzieć, że prowadzone są dość aktywne prace mające na celu ograniczenie emisji freonu do atmosfery (recykling zużytego freonu, wymiana freonu na sprężone powietrze w opakowaniach aerozolowych itp.) .). Z drugiej strony prowadzone są liczne akcje mające na celu ratowanie lasów i zapobieganie zanieczyszczeniu światowych oceanów, które uzyskały już status międzynarodowy.
Jednak nazwanie tempa przerażającym byłoby przesadą.
Po zbadaniu pęcherzyków powietrza uwięzionych w lodowcach Granland przez setki tysięcy lat naukowcy odkryli, że w tym czasie w ziemskiej atmosferze było mniej tlenu. Jednocześnie grupa specjalistów pod przewodnictwem Daniela Stolpera z Uniwersytetu Princeton nie potrafi jeszcze z całą pewnością podać przyczyny, dla której przez 800 tysięcy lat atmosfera traciła więcej tlenu, niż nabyła.
Badacze podkreślają, że stężenie tlenu w powietrzu spada w bardzo umiarkowanym tempie – na przestrzeni setek tysiącleci od plejstocenu zmniejszyło się zaledwie o 0,7 proc. Zdaniem ekspertów pomiary przeprowadzili sami, przede wszystkim z ciekawości i nie byli w stanie z góry przewidzieć, czy i w jakim kierunku zmieniła się w tym czasie zawartość tlenu w powietrzu. Pomiar nie pokazał najjaśniejszego, ale absolutnie wyraźnego trendu w kierunku jego spadku – zauważają naukowcy.
Jak przypominają eksperci, w odległej przeszłości wahania poziomu tlenu na naszej planecie były bardzo znaczące. Zakłada się, że kilka miliardów lat temu materiału tego w ogóle nie było w atmosferze, ale wtedy zaczęły go uwalniać sinice, wyznaczając w ten sposób na zawsze kierunek ewolucji planety. Następnie tlen zaczął być wytwarzany przez szeroką gamę roślin, a jeszcze później okazał się niezbędny do podtrzymywania życia złożonych zwierząt. Tlen jest nie tylko zużywany przez istoty żywe, ale także „marnowany” podczas wietrzenia skał krzemianowych. Ponadto według naukowców mniej więcej co tysiąclecie wszystkie atomy O w atmosferze potrafią znaleźć się w cząsteczkach wody i ponownie przekształcić się w tlen.
Naukowcy zapewniali, że niezależnie od odkrytych przez nich prawdziwych przyczyn zjawiska, na Ziemi na pewno w najbliższej przyszłości nie zabraknie tlenu. Niemniej jednak eksperci chętnie traktują uzyskane wyniki jako kolejny powód do zastanowienia się, jak dokładnie działania człowieka wpływają na planetę – dziś ludzie zużywają tysiąc razy więcej tlenu niż wcześniej, przyspieszając w ten sposób proces zmniejszania jego ilości obserwowany już w przyrodzie.
Nie jest tajemnicą, jak korzystny dla środowiska jest fitoplankton. Odgrywa także ważną rolę w atmosferze. Przecież to jemu zawdzięczamy wypuszczenie tlenu do powietrza. Ponadto znajduje się u podstawy piramidy żywieniowej i tak naprawdę karmi całe morze.
Naukowcy obliczyli, że za 80 lat tlen całkowicie zniknie. Pracownicy uniwersytetu w Michigan obliczyli, że w roku 2100 fitoplankton, główne źródło tlenu, całkowicie przestanie istnieć. Powodem tego jest globalne ocieplenie.
W wyniku licznych analiz 130 gatunków fitoplanktonu stwierdzono, że w wodach regionu polarnego i morzach stref umiarkowanych fitoplankton rozmnaża się lepiej. Ponieważ temperatura jest tam wyższa niż średnia roczna, co jest typowe dla jego siedliska.
Natomiast plankton tropikalny dobrze rozmnaża się w średnich rocznych temperaturach lub nawet niższych. Okazuje się, że to właśnie fitoplankton tropikalny będzie bardziej wrażliwy na globalne ocieplenie.
Do tej pory naukowcy na całym świecie nie są w pełni świadomi tego, w jaki sposób fitoplankton jest rozmieszczony w wodach świata i jak będzie się zachowywał podczas globalnego ocieplenia.
W rezultacie, zdaniem ekspertów, za około 80 lat tropikalny fitoplankton, który stanowi znaczną część Oceanu Światowego, zostanie wypchnięty na bieguny lub całkowicie wymrze. W obu przypadkach śmierć fitoplanktonu byłaby poważnym ciosem dla ekosystemów morskich. Wciąż jednak istnieje nadzieja, że fitoplanktonowi uda się jakoś przystosować do nowych warunków.
Naukowcom trudno powiedzieć, dlaczego niektóre gatunki planktonu nie miały możliwości przystosowania się do nowego reżimu temperaturowego, zwłaszcza że północne gatunki fitoplanktonu powinny dobrze przystosować się do trudnych warunków. Ponadto badacze nie wykluczają, że wodorosty mogły mieć taką szansę, ale z czasem ją wyczerpały. To wciąż pozwala nam mieć nadzieję, że plankton nadal będzie w stanie przystosować się do zmieniających się warunków klimatycznych. Zadaniem na najbliższą przyszłość jest właśnie ustalenie, z jaką prędkością fitoplankton będzie przystosowywał się do zmian w przyrodzie.
Atmosfera ziemska nie ma wyraźnych ograniczeń. Warstwy zewnętrzne rozciągają się na długości kilku tysięcy kilometrów. ale 90% jego masy koncentruje się w 16-kilometrowej warstwie powierzchniowej.
Chociaż nie ma dokładnej geometrycznej granicy między atmosferą a przestrzenią, można ją zdefiniować w kategoriach fizycznych. Fizyczną granicą atmosfery jest wysokość, na której powietrze jest jeszcze dość gęste. rejestrować porządek zjawisk fizycznych związanych z Ziemią i jej przestrzenią.
Właściwości fizyczne atmosfery są niejednorodne - nie tylko pionowe; ale także poziome. Wraz ze wzrostem wysokości zmienia się skład i ilość innych jego właściwości i parametrów. W atmosferze występuje kilka podziałów, takich jak temperatura separacji.
Jako podstawę zwyczajowo przyjmuje się średnią zmianę temperatury powietrza wraz z wysokością wznoszenia (r = - dT 1 dg). W zależności od ich różnych znaków (zmiany temperatury wraz z wysokością, skład atmosfery i obecność naładowanych cząstek) atmosfera jest podzielona na pięć głównych warstw zwanych polami. Pomiędzy każdym przejściem znajduje się cienka warstwa zwana przerwami. Ich nazwy są oparte na ich lokalizacji; jaka jest troposfera nad tropopauzą itp.
Powietrze tworzące atmosferę ziemską jest mieszaniną różnych gazów. Gazy, które nie reagują ze sobą chemicznie, nazywane są mieszaniną mechaniczną. Skład powietrza na powierzchni ziemi został ustalony z większą dokładnością. Oprócz głównych gazów – mieszanin azotu, tlenu i argonu, występują także zanieczyszczenia mechaniczne i inne gazowe o znacznie niższych stężeniach. Skład powietrza na różnych wysokościach nie jest taki sam.
Do wysokości około 800 km atmosfera jest zdominowana przez azot i tlen. Na ponad 400 km zaczęła wzrastać zawartość gazów lekkich – na początku helu, a potem wodoru. 800 km powyżej głównej zawartości atmosfery to głównie wodór.
Można założyć, że czysty plan obejmuje do około 200 km powietrza; otaczająca jest cienka i jednolita powłoka o ich właściwościach fizycznych. Wraz ze wzrostem gęstości powierzchniowej zmniejsza się nierównomierność gęstości, co prowadzi do nierównomiernego rozkładu masy atmosferycznej. Około połowa stołu znajduje się w warstwach do 5 km nad powierzchnią Ziemi; na wysokości 30 km jest opanowany w około 99 procentach. Powyżej 35 km masa atmosfery jest mniejsza niż 1%l. Niemniej jednak; zachodzi wiele procesów i zjawisk. które powstają w wyniku bezpośredniego narażenia na promieniowanie słoneczne. W rzeczywistości jest to półprodukt o stężeniu 1°/l, który reaguje na promieniowanie słoneczne i przenosi je do niższych warstw atmosfery.
Zaledwie 2,3 miliarda lat temu powietrze otaczające Ziemię nie zawierało w ogóle tlenu. Dla prymitywnych form życia tamtych czasów ta okoliczność była prawdziwym darem.
Jednokomórkowe bakterie żyjące w pierwotnym oceanie nie potrzebowały tlenu do utrzymania swoich funkcji życiowych. Wtedy coś się wydarzyło.
Jak tlen pojawił się na Ziemi?
Naukowcy uważają, że w miarę rozwoju niektóre bakterie „nauczyły się” ekstrahować wodór z wody. Wiadomo, że woda jest związkiem wodoru i tlenu, zatem produktem ubocznym reakcji ekstrakcji wodoru było wytworzenie się tlenu, jego uwolnienie do wody, a następnie do atmosfery.
Z biegiem czasu niektóre organizmy przystosowały się do życia w atmosferze zawierającej nowy gaz. Organizm znalazł sposób na okiełznanie niszczycielskiej energii tlenu i wykorzystanie jej do kontrolowanego rozkładu składników odżywczych, co uwalnia energię, którą organizm wykorzystuje do utrzymania swoich funkcji życiowych.
Powiązane materiały:
Centrum i płaszcz Ziemi
Ten sposób wykorzystania tlenu nazywa się oddychaniem i stosujemy go na co dzień, nawet dzisiaj. Oddychanie jest sposobem na odparcie zagrożenia tlenowego: umożliwiło rozwój na Ziemi organizmów większych – wielokomórkowych, posiadających już złożoną budowę. W końcu to dzięki pojawieniu się oddychania ewolucja dała początek człowiekowi.
Skąd wziął się tlen na Ziemi?
W ciągu milionów lat ilość tlenu na Ziemi wzrosła z 0,2% do obecnych 21% w atmosferze. Ale bakterie oceaniczne nie są jedynymi winnymi wzrostu zawartości tlenu w atmosferze. Naukowcy uważają, że kolejnym źródłem tlenu były zderzające się kontynenty. Ich zdaniem podczas zderzenia, a następnie podczas późniejszego rozchodzenia się kontynentów, do atmosfery przedostały się duże ilości tlenu.
Powiązane materiały:
Tajemnice Ziemi
Jak? W wyniku zderzeń i rozbieżności kontynentów ogromne skały osadowe opadły na dno morskie, niosąc ze sobą duże ilości materii organicznej. Gdyby tak się nie stało, więcej tlenu zostałoby zużyte na trawienie i utlenianie tych substancji organicznych. Ponieważ stały się one niedostępne dla utleniania, nastąpił rodzaj gospodarki tlenowej, a jego objętość w atmosferze wzrosła.
Ucieczka od tlenu
Niektórym organizmom udało się przystosować, a nawet skorzystać z obecności tlenu w atmosferze. Jednak większość organizmów nie była w stanie wytrzymać zmian warunków życia i wymarła. Niektóre gatunki żywych istot ratowały się, ukrywając się przed tlenem w głębokich szczelinach i innych odosobnionych miejscach. Wiele osób żyje dziś szczęśliwie w korzeniach roślin strączkowych, wychwytując azot z atmosfery i wykorzystując go do syntezy aminokwasów (cegiełek budulcowych białek) w roślinach.
Powiązane materiały:
Czy Ziemia mogłaby zwolnić lub przestać się obracać?
Bakteria botulizmu jest kolejnym uciekinierem tlenu. Występuje w mięsie, rybach i roślinach. Jeśli podczas ich przygotowania pałeczka zatrucia jadem kiełbasianym nie zostanie zniszczona przez wysoką temperaturę podczas gotowania, wówczas może się ona intensywnie namnażać w konserwach przygotowanych z wymienionych produktów.
Dzieje się tak, ponieważ do puszek nie ma dostępu powietrza. Jeśli zjesz żywność skażoną pałeczkami zatrucia jadem kiełbasianym, możesz zachorować na niebezpieczną chorobę.
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.
- Najstarsze stworzenia na Ziemi...
z wody metodą elektrolizy. Pilna potrzeba tego nie pojawi się długo, ale pod jednym warunkiem, jeśli nasze glony, rośliny, lasy będą produkować potrzebny nam gaz w obfitości. Osoba dorosła, jeśli nie jest zaangażowana w ciężką pracę fizyczną, zużywa na przestrzeni lat około 300 kilogramów tlenu. Nawet jeśli posłużymy się starymi obliczeniami i przyjmiemy za podstawę sumę masy powietrza tych naukowców, okaże się, że dostępny tlen bez jego wytworzenia wystarczy do zapewnienia życia 3 400 000 000 000 ludzi, podczas gdy obecnie jest jest nas około 6 miliardów.
- W kontakcie z 0
- Google+ 0
- OK 0
- Facebook 0
